Como funciona o vidro automotivo

Quando as montadoras veiculam anúncios na televisão promovendo os novos recursos de segurança de seus veículos, raramente mencionam o para-brisa do carro ou as janelas ao redor, mas o vidro que o rodeia nesses veículos foi projetado e fabricado pensando na sua segurança. Apesar vidro automotivo é igual a qualquer outro tipo de vidro, funciona de maneira muito diferente.

Na maioria das casas, as janelas de cada cômodo são feitas de um tipo padrão de vidro que se estilhaça em grandes cacos ao quebrar. Com exceção de uma porta de vidro deslizante ou da frente, essas janelas residenciais não recebem a mesma quantidade de tensão que uma janela automotiva. Um carro, por outro lado, encontrará muitos buracos, pedras e dobradores de pára-choque durante sua vida útil. Por isso, o vidro automotivo é fabricado em dois tipos diferentes de vidro de segurança para proteger tanto a estrutura do veículo quanto os ocupantes internos. O primeiro tipo de vidro é chamado vidro laminado, que é para o pára-brisa. O segundo tipo de vidro é conhecido como vidro temperado, que é usado para as janelas laterais e traseiras do veículo.

Mais tarde, aprenderemos como os fabricantes de vidro inserem uma fina camada de filme entre duas camadas de vidro e as fundem por meio de calor e pressão para fazer vidro laminado. Também veremos como o vidro temperado ganha força por meio de um processo de aquecimento e resfriamento rápido. Sem esses diferentes estilos de fabricação e reforço, o vidro automotivo seria pouco mais do que uma simples barreira entre nós e os elementos externos.

O vidro laminado e o temperado têm funções diferentes, mas, juntos, eles mantêm você dentro do veículo em caso de acidente, protegem-no de vidros pontiagudos, retêm a rigidez do teto em caso de capotamento e permitem que o air bag lateral o proteja ao ser acionado. Vamos para a próxima página e aprender quando esses tipos de vidro foram usados ​​pela primeira vez e por que.

1. A História do Vidro Automotivo
2. Vidro laminado e PVB
3. Vidro temperado
4. Desenvolvimentos futuros em vidro automotivo

Durante o início do século 20, carruagens sem cavalos começaram a usar vidro para proteger os motoristas de ventos fortes. No entanto, a forma padrão de vidro usada naquela época não protegia adequadamente os ocupantes de destroços. Também representava um risco para os ocupantes se um objeto batesse no vidro ou se o veículo se envolvesse em um acidente.

Em 1903, o químico francês Edouard Benedictus descobriu o segredo do vidro resistente a estilhaços quando deixou cair um frasco de vidro cheio de uma película de colódio seco. Ele descobriu que o vidro revestido com o filme rachou, mas manteve sua forma original. No entanto, esse vidro laminado não seria implementado em automóveis até a década de 1920 [fonte: Time].

As montadoras usaram vidro laminado em seus pára-brisas para otimizar a segurança dos ocupantes durante os acidentes e para proteger os passageiros de projéteis durante as condições normais de direção. Apesar de todos os seus benefícios, os primeiros tipos de vidro laminado ofereciam resistência limitada à perfuração. O vidro laminado de hoje consiste em uma fina camada de polivinil butiral (PVB) inserido entre duas camadas de vidro sólido.

Além do vidro laminado, as montadoras começaram a usar o vidro temperado no final da década de 1930. Este tipo de vidro é utilizado nas janelas laterais e traseiras do veículo e ganha resistência por meio de um processo de aquecimento e resfriamento rápido que fortalece a superfície externa do vidro e também o seu núcleo..

Na década de 1960, o público americano estava cada vez mais ciente de que os automóveis precisavam ser projetados para mais do que apenas aparência. Essa percepção derivou em parte do trabalho do defensor do consumidor Ralph Nader para expor os perigos apresentados por certos veículos e a necessidade de padrões de segurança do governo. Em resposta, o governo dos EUA formou a National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA) em 1970 [fonte: Bowen].

Desde então, a NHTSA implementou regulamentações que afetam todas as áreas de segurança veicular, incluindo o vidro automotivo. Alguns dos Padrões Federais de Segurança de Veículos Automotores (FMVSS) para vidros automotivos incluem:

• FMVSS 205 -- Isso estabeleceu padrões claros para a transparência das janelas automotivas e a resistência do vidro automotivo necessária para manter os ocupantes dentro do veículo durante acidentes.
• FMVSS 212 --Este padrão de montagem de pára-brisa foi estabelecido para garantir um certo nível de resistência de retenção do pára-brisa durante acidentes.
• FMVSS 216 -- Esta legislação implementou um padrão para a rigidez do telhado em caso de capotamento.
• FMVSS 219 -- Esta norma declara que nenhuma parte da maioria dos veículos de passageiros pode penetrar no pára-brisa mais do que 6 milímetros (0,24 polegadas) em um acidente.

Agora que sabemos como o vidro automotivo surgiu, vamos descobrir como ele é feito.

[fonte: ABC News]

• Substituir o para-brisa é uma grande preocupação de segurança. Se o seu pára-brisa foi seriamente danificado, não adie a substituição.

• Certifique-se de que o técnico que está substituindo seu para-brisa seja certificado pela National Glass Association.

• Depois de substituir o pára-brisa, espere o tempo recomendado antes de dirigir o veículo. Em alguns casos, isso pode durar até 10 horas.

O vidro laminado é feito ensanduichando uma camada de polivinil butiral (PVB) entre duas peças de vidro. O vidro e o PVB são selados por uma série de rolos de pressão e depois aquecidos. Esta combinação de pressão e calor liga química e mecanicamente o PVB ao vidro. A ligação mecânica ocorre através da adesividade do PVB, enquanto a ligação química é criada através da ligação de hidrogênio do PVB ao vidro.

Essa camada de PVB inserida é o que permite ao vidro absorver energia durante um impacto e dá ao vidro resistência à penetração de projéteis voando. Ele também desvia até 95% dos raios ultravioleta (UV) do sol [fonte: Reuters]. O vidro laminado pode quebrar e ser perfurado, mas permanecerá intacto por causa de sua ligação química com o PVB.

A resistência do vidro automotivo laminado permite que ele desempenhe duas funções muito importantes nos automóveis. Primeiro, permite que o airbag do lado do passageiro seja implantado corretamente. Os airbags do lado do motorista tendem a voar direto para o motorista a partir do volante, mas quando o airbag do passageiro é acionado, ele ricocheteia no pára-brisa em direção ao passageiro. Um air bag é lançado com uma velocidade incrível - 1/30 de segundo - e pode suportar 907 kg de força. O pára-brisa deve absorver a velocidade e a força do air bag para proteger o passageiro em um acidente. Devido à sua resistência, o vidro laminado pode manter os ocupantes dentro do carro durante um acidente. No passado, os ocupantes podiam ser ejetados pelo para-brisa porque o vidro não era forte o suficiente, mas os para-brisas de hoje oferecem mais segurança.

Além de absorver a força dos airbags e manter os passageiros dentro do veículo, os para-brisas laminados também reforçam o teto do carro. Os para-brisas evitam que o tejadilho entorte e despenque completamente sobre os passageiros durante uma capotagem. Sem a rigidez e a resistência dos pára-brisas de vidro laminado, muitos tetos representariam maiores riscos para os passageiros em certos tipos de acidentes.

Se você encontrar um pequeno chip em seu pára-brisa, não se preocupe. Você não precisa sair e mandar substituir todo o pára-brisa para manter sua resistência. Alguns pequenos chips podem ser reparados rápida e facilmente com um kit de reparo de chip de pára-brisa. A maioria das lojas automotivas vendem esses kits por cerca de US $ 10 e permitem que você injete resina no local problemático e remova o excesso de ar da área problemática. Depois de consertar o vidro, você mal conseguirá notar seu remendo.

Vamos passar para a próxima página para descobrir como o vidro temperado é feito e como ele protege.

O vidro temperado é tão importante para a segurança de um veículo quanto o vidro laminado, mas difere muito na forma e na função. Este tipo de vidro é usado para as janelas circundantes do carro (também chamado de sidelites) e a janela traseira (ou backlite) O vidro temperado é criado aquecendo e, em seguida, resfriando rapidamente o vidro até a temperatura ambiente, conduzindo-o por um sistema de ventiladores.

A superfície do vidro esfria muito mais rápido do que o centro do vidro e se contrai, causando tensões compressivas, enquanto o centro do vidro se expande devido à sua temperatura, produzindo tensões de tração. O que isso significa? Imagine um pedaço de vidro que pudesse ser puxado ou esticado até um determinado comprimento (tensão de tração), enquanto era empurrado para baixo e comprimido (tensão de compressão) simultaneamente. As tensões de puxar e empurrar obtidas através do processo de aquecimento e resfriamento conferem ao vidro temperado sua resistência à tração e compressão. As diferenças entre estes dois dão ao vidro 5 a 10 vezes a quantidade de resistência que tinha originalmente.

As bordas de uma peça típica de vidro temperado são muito fracas. Isso é causado em parte pela rápida liberação de calor durante a fase de resfriamento do processo de têmpera. Para ajudar a compensar essa área mais fraca, o vidro é esmerilado nas bordas. Quando o vidro temperado quebra, ele se quebra em pedaços pequenos e opacos. As diferenças entre as tensões de compressão e tração são o que permitem que o vidro se quebre dessa forma. Puxar e empurrar o vidro produz uma quantidade significativa de energia durante o processo de têmpera. Quando o vidro quebra, essa energia é liberada e faz com que o vidro se quebre em pequenos pedaços [fonte: AIS Glass Solutions].

Devido à sua resistência, o vidro temperado pode suportar o uso diário da direção de automóveis. Sem ele, nossos carros estariam cheios de vidro toda vez que encontrássemos um buraco, entalássemos um pára-choque ou fechássemos uma porta.

Por causa de sua força e histórico de segurança sólido, alguns fabricantes de automóveis estão considerando a implementação de vidro laminado em todas as áreas de seus carros. Já está em uso em alguns veículos maiores: a General Motors o instalou nas janelas traseiras de suas vans para manter os ocupantes dentro do veículo durante acidentes graves. Alguns fabricantes, como a BMW, já colocaram vidro laminado nas laterais de alguns de seus modelos como uma proteção extra contra roubo. Além do aumento de segurança que fornece, o vidro laminado também atua como um bom amortecedor de som por causa do PVB dentro dele [fonte: Allen].

No entanto, há um problema com a implementação de vidro laminado em todo o veículo: em uma emergência, um ocupante que precisasse sair do veículo rapidamente não poderia quebrar o vidro laminado sem ajuda. Devido à sua resistência, o vidro laminado pode demorar 10 vezes mais para quebrar do que o vidro temperado, o que pode dificultar a fuga de um passageiro enfraquecido e ferido [fonte: Allen]. Esse dilema não impediu os projetistas automotivos de criarem novas maneiras de colocar mais vidro laminado em nossos carros. Por exemplo, telhados cielo (o nome vem da palavra espanhola para "céu") têm surgido em todo o circuito de carros-conceito. Os tetos da Cielo estendem o para-brisa do carro atrás da cabeça do motorista, convertendo todo o teto em uma única peça de vidro laminado [fonte: Allen].

O vidro automotivo não está sendo projetado apenas para segurança e conforto. Fabricantes de vidro e fabricantes de automóveis também estão tentando encontrar caminhos para reciclar o vidro. Embora algum excesso de vidro produzido durante a fabricação do vidro automotivo seja reciclado, uma vez que o vidro automotivo é adaptado para um carro, torna-se mais difícil reciclar por causa de adições como revestimentos e elementos de aquecimento.

Apesar desses dilemas, os fabricantes de vidro continuam a explorar novas ideias para tornar o vidro mais resistente, seguro e adaptável para novos veículos. Você pode não pensar muito nisso, mas nossos veículos não seriam tão seguros quanto são sem o vidro laminado e temperado moderno.

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Fontes

• ABC noticias. "Preocupe-se com os pára-brisas." 3 de junho de 2008. (25 de outubro de 2008) http://abcnews.go.com/video/playerIndex?id=4989095
• Soluções de vidro AIS. "Vidro laminado." (4 de novembro de 2008) http://www.aisglass.com/swfs_laminated/online_laminated.asp
• Soluções de vidro AIS. "Vidro laminado PVB". (4 de novembro de 2008) http://www.aisglass.com/pvb_laminated.asp
• Soluções de vidro AIS. "Vidro temperado." (4 de novembro de 2008) http://www.aisglass.com/swfs_tempered/online_tempered.asp?pagenum=10
• Allen, Leslie J. "Apesar dos custos, mais fabricantes de automóveis usam vidro laminado." Notícias automotivas. 18 de fevereiro de 2008. (25 de outubro de 2008) http://corporateportal.ppg.com/NR/rdonlyres/BBF7E209-920B-4722-877E-53CEC5A7CD52/0/123568996eprint.pdf
• Auto Glass University. "Módulo 1 - O papel do vidro automotivo." (25 de outubro de 2008) http://www.autoglassuniversity.com/mod01/mod01.php
• Bowen, Nancy. "Ralph Nader: Homem com uma missão." Livros do século vinte e um. 2002.
• General Motors. "Nossa Empresa - Segurança." (4 de novembro de 2008) http://www.gm.ca/inm/gmcanada/english/about/Safety/safety_occupant_02.html
• LeakPro. "Fundamentos de reparos de pára-brisa." (4 de novembro de 2008) http://www.leakpro.com/services/windshield.html
• McGraw-Hill Companies. "Fortalecendo o desempenho do vidro laminado." Dez. 2005. (4 de novembro de 2008) http://continuingeducation.construction.com/article.php?L=28&C=321&P=2
• National Glass Association. "Programa de Técnico Certificado em Automóveis". (4 de novembro de 2008) http://www.glass.org/cert/agrmnt_ov.htm
• National Glass Association. "Consumidores - Dicas." (25 de outubro de 2008) http://www.glass.org/consumer/a_windshield.htm
• Administração Nacional de Segurança de Tráfego Rodoviário. "FMVSS 205." (25 de outubro de 2008) http://edocket.access.gpo.gov/cfr_2004/octqtr/pdf/49cfr571.205.pdf
• Administração Nacional de Segurança de Tráfego Rodoviário. "Parte 571 Padrões de segurança de veículos motorizados federais." (4 de novembro de 2008) http://www.nhtsa.gov/cars/rules/standards/FMVSS-Regs/pages/Part571.htm
• Pilkington. "Perguntas frequentes." (4 de novembro de 2008) http://www.pilkington.com/automotive+international/faqs.htm#faq7
• Reuters. "O vidro laminado brilha como um bônus acústico." 16 de janeiro de 2008. (9 de novembro de 2008) http://www.reuters.com/article/pressRelease/idUS201862+16-Jan-2008+PRN20080116
• Time, Inc. "Suavidade para segurança". 10 de abril de 1939. (25 de outubro de 2008) http://www.time.com/time/magazine/article/0,9171,761001,00.html
• Vartabedian, Ralph. "Qual vidro é mais seguro em caso de acidente?" Los Angeles Times, 21 de março de 2007. (4 de novembro de 2008) http://articles.latimes.com/2007/mar/21/autos/hy-wheels21