Comment fonctionne le verre automobile

Lorsque les constructeurs automobiles diffusent des publicités à la télévision vantant les nouvelles caractéristiques de sécurité de leur véhicule, ils mentionnent rarement le pare-brise de la voiture ou les vitres environnantes, mais le verre qui vous entoure dans ces véhicules a été conçu et fabriqué en tenant compte de votre sécurité. Bien que verre automobile ressemble à tout autre type de verre, il fonctionne très différemment.

Dans la plupart des maisons, les fenêtres de chaque pièce sont fabriquées à partir d'un type de verre standard qui se brisera en gros éclats lorsqu'il se brisera. À l'exception d'une porte coulissante en verre ou d'une porte d'entrée, ces fenêtres de maison ne subissent pas la même tension qu'une fenêtre d'automobile. Une voiture, en revanche, rencontrera de nombreux nids-de-poule, rochers et cintreuses d'ailes au cours de sa vie. Pour cette raison, le verre automobile est fabriqué en deux types différents de verre de sécurité pour protéger à la fois la structure du véhicule et les occupants à l'intérieur. Le premier type de verre s'appelle verre feuilleté, qui est pour le pare-brise. Le deuxième type de verre est connu sous le nom de verre trempé, qui est utilisé pour les vitres latérales et arrière du véhicule.

Plus tard, nous apprendrons comment les verriers insèrent une fine couche de film entre deux couches de verre et les fusionnent par chaleur et pression pour fabriquer du verre feuilleté. Nous examinerons également comment le verre trempé gagne sa résistance grâce à un processus de chauffage et de refroidissement rapide. Sans ces différents styles de fabrication et de renforcement, le verre automobile ne serait guère plus qu'une simple barrière entre nous et les éléments extérieurs..

Le verre feuilleté et le verre trempé ont chacun des fonctions différentes, mais ensemble, ils vous gardent à l'intérieur du véhicule en cas d'accident, vous empêchent de voler du verre tranchant, conservent la rigidité du toit en cas de retournement et permettent au coussin gonflable latéral de vous protéger lorsqu'il est déployé. Passons à la page suivante et apprenons quand ces types de verre ont été utilisés pour la première fois et pourquoi.

1. L'histoire du verre automobile
2. Verre feuilleté et PVB
3. Verre trempé
4. Développements futurs dans le verre automobile

Au début du 20e siècle, les voitures sans chevaux ont commencé à utiliser du verre pour protéger les conducteurs des vents violents. Cependant, la forme standard de verre utilisée à cette époque ne protégeait pas adéquatement les occupants des débris volants. Cela posait également un risque pour les occupants si un objet heurtait la vitre ou si le véhicule était impliqué dans un accident.

En 1903, le chimiste français Edouard Benedictus est tombé sur le secret du verre incassable lorsqu'il a laissé tomber un flacon en verre rempli d'un film de collodion séché. Il a constaté que le verre recouvert du film se fissurait, mais conservait sa forme d'origine. Cependant, ce verre feuilleté ne sera pas mis en œuvre dans les automobiles avant les années 1920 [source: Time].

Les constructeurs automobiles ont utilisé du verre feuilleté dans leurs pare-brise pour optimiser la sécurité des occupants lors d'accidents et pour protéger les passagers des projectiles dans des conditions de conduite normales. Malgré tous ses avantages, les premiers types de verre feuilleté offraient une résistance limitée à la perforation. Le verre feuilleté d'aujourd'hui se compose d'une fine couche de polyvinylbutyral (PVB) inséré entre deux couches de verre solide.

En plus du verre feuilleté, les constructeurs automobiles ont commencé à utiliser du verre trempé à la fin des années 1930. Ce type de verre est utilisé dans les vitres latérales et arrière du véhicule et gagne sa résistance grâce à un processus de chauffage et de refroidissement rapide qui renforce la surface extérieure du verre ainsi que son noyau..

Dans les années 1960, le public américain était de plus en plus conscient que les automobiles devaient être conçues pour plus que de simples regards. Cette prise de conscience découle en partie du travail du défenseur des consommateurs Ralph Nader pour exposer les dangers posés par certains véhicules et la nécessité de normes de sécurité gouvernementales. En réponse, le gouvernement américain a créé la National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA) en 1970 [source: Bowen].

Depuis lors, la NHTSA a mis en œuvre des réglementations touchant tous les domaines de la sécurité des véhicules, y compris le verre automobile. Certaines des normes fédérales de sécurité des véhicules automobiles (FMVSS) pour le verre automobile comprennent:

• FMVSS 205 -- Cela a établi des normes claires pour la transparence des fenêtres automobiles et la résistance du verre automobile nécessaire pour garder les occupants à l'intérieur du véhicule lors d'accidents..
• FMVSS 212 --Cette norme de montage de pare-brise a été établie pour assurer un certain niveau de résistance de rétention du pare-brise lors d'accidents.
• FMVSS 216 -- Cette législation a mis en place une norme de rigidité du toit en cas de retournement.
• FMVSS 219 -- Cette norme stipule qu'aucune partie de la plupart des véhicules de tourisme ne peut pénétrer le pare-brise de plus de 6 millimètres (0,24 pouce) lors d'un accident..

Maintenant que nous savons comment le verre automobile est né, découvrons comment il est fabriqué.

[source: ABC News]

• Le remplacement de votre pare-brise est un problème de sécurité majeur. Si votre pare-brise a été gravement endommagé, ne tardez pas à le remplacer.

• Assurez-vous que le technicien qui remplace votre pare-brise est certifié pour le faire par la National Glass Association.

• Une fois votre pare-brise remplacé, assurez-vous d'attendre le temps recommandé avant de conduire le véhicule. Dans certains cas, cela peut durer jusqu'à 10 heures.

Le verre feuilleté est fabriqué en prenant en sandwich une couche de polyvinylbutyral (PVB) entre deux morceaux de verre. Le verre et le PVB sont scellés par une série de rouleaux presseurs puis chauffés. Cette combinaison de pression et de chaleur lie chimiquement et mécaniquement le PVB au verre. La liaison mécanique se produit par l'adhésivité du PVB, tandis que la liaison chimique est créée par la liaison hydrogène du PVB au verre.

Cette couche insérée de PVB est ce qui permet au verre d'absorber l'énergie lors d'un impact et donne au verre une résistance à la pénétration de projectiles volants. Il dévie également jusqu'à 95% des rayons ultraviolets (UV) du soleil [source: Reuters]. Le verre feuilleté peut se casser et être perforé, mais il restera intact en raison de sa liaison chimique avec le PVB.

La résistance du verre feuilleté automobile lui permet de remplir deux fonctions très importantes dans les voitures. Premièrement, il permet au coussin gonflable côté passager de se déployer correctement. Les coussins gonflables latéraux du conducteur ont tendance à voler directement vers le conducteur depuis le volant, mais lorsque le coussin gonflable du passager est déployé, il rebondit sur le pare-brise vers le passager. Un coussin gonflable se déploie à une vitesse incroyable - 1/30 de seconde - et peut supporter une force de 2 000 livres (907 kilogrammes). Le pare-brise doit absorber à la fois la vitesse et la force du coussin gonflable afin de protéger le passager en cas d'accident. En raison de sa solidité, le verre feuilleté peut garder les occupants à l'intérieur de la voiture lors d'un accident. Dans le passé, les occupants pouvaient être éjectés à travers le pare-brise parce que le verre n'était pas assez solide, mais les pare-brise d'aujourd'hui offrent plus de sécurité.

En plus d'absorber la force des coussins gonflables déployés et de garder les passagers à l'intérieur du véhicule, les pare-brise stratifiés renforcent également le toit d'une voiture. Les pare-brise empêchent le toit de se déformer et de s'écraser complètement sur les passagers lors d'un retournement. Sans la rigidité et la résistance des pare-brise en verre feuilleté, de nombreux toits présenteraient de plus grands risques pour les passagers dans certains types d'accidents.

Si vous trouvez une petite puce dans votre pare-brise, ne vous inquiétez pas. Vous n'avez pas besoin de sortir et de faire remplacer tout votre pare-brise pour conserver sa résistance. Certaines petites puces peuvent être réparées rapidement et facilement avec un kit de réparation de puce de pare-brise. La plupart des magasins automobiles proposent ces kits pour environ 10 $ et vous permettent d'injecter de la résine dans le point à problème et d'éliminer l'excès d'air dans la zone à problème. Une fois que vous avez réparé le verre, vous pourrez à peine remarquer votre travail de patch.

Passons à la page suivante pour découvrir comment le verre trempé est fabriqué et comment il protège.

Le verre trempé est tout aussi important pour la sécurité d'un véhicule que le verre feuilleté, mais il diffère considérablement dans sa forme et sa fonction. Ce type de verre est utilisé pour les vitres environnantes de la voiture (également appelé le latéraux) et la fenêtre arrière (ou rétroéclairé). Le verre trempé est créé en chauffant puis en refroidissant rapidement le verre à température ambiante en le faisant passer par un système de soufflantes.

La surface du verre refroidit beaucoup plus rapidement que le centre du verre et se contracte, provoquant contraintes de compression, tandis que le centre du verre se dilate en raison de sa température, produisant contraintes de traction. Qu'est-ce que ça veut dire? Imaginez un morceau de verre qui pourrait être tiré ou étiré jusqu'à une certaine longueur (contrainte de traction), tout en étant poussé vers le bas et comprimé (contrainte de compression) simultanément. Les contraintes de traction et de poussée obtenues grâce au processus de chauffage et de refroidissement confèrent au verre trempé sa résistance à la traction et à la compression. Les différences entre ces deux donnent au verre 5 à 10 fois la force qu'il avait à l'origine.

Les bords d'un morceau de verre trempé typique sont très faibles. Cela est dû en partie à la libération rapide de chaleur pendant la phase de refroidissement du processus de revenu. Pour aider à compenser cette zone plus faible, le verre est meulé sur les bords. Lorsque le verre trempé se brise, il se brise en petits morceaux ternes. Ce sont les différences entre les contraintes de compression et de traction qui permettent au verre de se briser de cette manière. La traction et la poussée du verre produisent une quantité d'énergie importante pendant le processus de trempe. Lorsque le verre se brise, cette énergie est libérée et provoque la rupture du verre en petits morceaux [source: AIS Glass Solutions].

En raison de sa résistance, le verre trempé peut résister à l'utilisation quotidienne de la conduite automobile. Sans cela, nos voitures seraient remplies de verre chaque fois que nous rencontrions un nid-de-poule, que nous entrions dans une cintreuse d'aile ou que nous fermions une porte.

En raison de sa solidité et de son solide bilan en matière de sécurité, certains constructeurs automobiles envisagent la mise en œuvre de verre feuilleté dans tous les domaines de leurs voitures. Il est déjà utilisé dans certains véhicules plus gros: General Motors l'a installé dans les vitres arrière de ses fourgonnettes pour garder les occupants à l'intérieur du véhicule lors d'accidents majeurs. Certains fabricants, comme BMW, ont déjà placé du verre feuilleté dans les latéraux de certains de leurs modèles comme protection supplémentaire contre le vol. En plus de l'augmentation de sécurité qu'il fournit, le verre feuilleté agit également comme un bon amortisseur sonore en raison du PVB à l'intérieur [source: Allen].

Cependant, il y a un problème avec la mise en œuvre du verre feuilleté dans tout un véhicule: en cas d'urgence, un occupant devant sortir du véhicule rapidement ne pouvait pas briser le verre feuilleté sans aide. En raison de sa résistance, le verre feuilleté peut mettre 10 fois plus de temps à se casser que le verre trempé, ce qui peut rendre la fuite difficile pour un passager affaibli et blessé [source: Allen]. Ce dilemme n'a pas empêché les concepteurs automobiles de concevoir de nouvelles façons d'obtenir plus de verre feuilleté dans nos voitures. Par exemple, toits cielo (le nom vient du mot espagnol pour «ciel») ont fait leur apparition dans tout le circuit de concept car. Les toits Cielo prolongent le pare-brise d'une voiture derrière la tête du conducteur, convertissant tout le toit en une seule pièce de verre feuilleté [source: Allen].

Le verre automobile n'est pas seulement conçu pour la sécurité et le confort. Les verriers et les constructeurs automobiles tentent également de trouver des pistes pour recycler le verre. Bien que certains excès de verre produits lors de la fabrication du verre automobile soient recyclés, une fois que le verre automobile est adapté à une voiture, il devient plus difficile à recycler en raison d'ajouts tels que des revêtements et des éléments chauffants.

Malgré ces dilemmes, les fabricants de verre continuent d'explorer de nouvelles idées pour rendre le verre plus solide, plus sûr et adaptable aux nouveaux véhicules. Vous n'y pensez peut-être pas beaucoup, mais nos véhicules ne seraient pas aussi sûrs qu'ils ne le sont sans verre trempé et feuilleté moderne.

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Sources

• ABC News. «Worry Over Windshields». 3 juin 2008. (25 octobre 2008) http://abcnews.go.com/video/playerIndex?id=4989095
• Solutions de verre AIS. "Verre feuilleté." (4 novembre 2008) http://www.aisglass.com/swfs_laminated/online_laminated.asp
• Solutions de verre AIS. «Verre feuilleté PVB». (4 novembre 2008) http://www.aisglass.com/pvb_laminated.asp
• Solutions de verre AIS. "Verre trempé." (4 novembre 2008) http://www.aisglass.com/swfs_tempered/online_tempered.asp?pagenum=10
• Allen, Leslie J. "Malgré les coûts, de plus en plus de constructeurs automobiles utilisent du verre feuilleté." Nouvelles de l'automobile. 18 février 2008. (25 octobre 2008) http://corporateportal.ppg.com/NR/rdonlyres/BBF7E209-920B-4722-877E-53CEC5A7CD52/0/123568996eprint.pdf
• Université de verre automatique. «Module 1 - Le rôle de la vitre automobile». (25 octobre 2008) http://www.autoglassuniversity.com/mod01/mod01.php
• Bowen, Nancy. "Ralph Nader: Homme avec une mission." Livres du XXIe siècle. 2002.
• General Motors. «Notre entreprise - Sécurité». (4 novembre 2008) http://www.gm.ca/inm/gmcanada/english/about/Safety/safety_occupant_02.html
• LeakPro. «Fundamentals of Windshield Repairs». (4 novembre 2008) http://www.leakpro.com/services/windshield.html
• Compagnies McGraw-Hill. «Renforcer les performances du verre feuilleté». Décembre 2005. (4 novembre 2008) http://continuingeducation.construction.com/article.php?L=28&C=321&P=2
• Association nationale du verre. «Programme de technicien certifié en verre automobile». (4 novembre 2008) http://www.glass.org/cert/agrmnt_ov.htm
• Association nationale du verre. «Consommateurs - Conseils». (25 octobre 2008) http://www.glass.org/consumer/a_windshield.htm
• Administration nationale de la sécurité routière. «FMVSS 205». (25 octobre 2008) http://edocket.access.gpo.gov/cfr_2004/octqtr/pdf/49cfr571.205.pdf
• Administration nationale de la sécurité routière. «Partie 571 Normes fédérales de sécurité des véhicules automobiles». (4 novembre 2008) http://www.nhtsa.gov/cars/rules/standards/FMVSS-Regs/pages/Part571.htm
• Pilkington. "Questions fréquemment posées." (4 novembre 2008) http://www.pilkington.com/automotive+international/faqs.htm#faq7
• Reuters. "Le verre feuilleté brille comme un bonus acoustique." 16 janvier 2008. (9 novembre 2008) http://www.reuters.com/article/pressRelease/idUS201862+16-Jan-2008+PRN20080116
• Time, Inc. «Douceur pour la sécurité». 10 avril 1939 (25 octobre 2008) http://www.time.com/time/magazine/article/0,9171,761001,00.html
• Vartabedian, Ralph. "Quel verre est le plus sûr en cas de collision?" Los Angeles Times, 21 mars 2007. (4 novembre 2008) http://articles.latimes.com/2007/mar/21/autos/hy-wheels21