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 fenêtres environnantes, mais le verre qui vous entoure dans ces véhicules a été conçu et fabriqué en pensant à votre sécurité. Bien que le 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 pression 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 de verre de sécurité différents pour protéger à la fois la structure du véhicule et les occupants à l'intérieur. Le premier type de verre est appelé verre feuilleté , qui est pour le pare-brise. Le deuxième type de verre est appelé 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 verrons également comment le verre trempé acquiert 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 protègent des projections de verre coupant, conservent la rigidité du toit en cas de capotage 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.
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Au début du XXe 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 représentait 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 découvrit le secret du verre incassable lorsqu'il laissa tomber un flacon en verre rempli d'un film de collodion séché. Il a constaté que le verre recouvert du film s'était fissuré, mais avait conservé sa forme d'origine. Cependant, ce verre feuilleté ne sera mis en œuvre dans les automobiles que dans 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, cependant, les premiers types de verre feuilleté offraient une résistance limitée à la perforation. Le verre feuilleté d'aujourd'hui est constitué d'une fine couche de butyral de polyvinyle (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 force 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 devenu de plus en plus conscient que les automobiles devaient être conçues pour plus que l'apparence. 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 place des réglementations affectant 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 incluent :
Maintenant que nous savons comment le verre automobile est né, découvrons comment il est fabriqué.
Conseils pour l'achat et le remplacement de vitres automobiles[source :ABC News]
Le verre feuilleté est fabriqué en prenant en sandwich une couche de butyral de polyvinyle (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 de PVB insérée 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 percé, mais il restera intact grâce à sa liaison chimique avec le PVB.
La résistance du verre automobile feuilleté lui permet de remplir deux fonctions très importantes dans les voitures. Tout d'abord, il permet à l'airbag côté passager de se déployer correctement. Les coussins gonflables du côté conducteur ont tendance à voler directement vers le conducteur à partir du volant, mais lorsque le coussin gonflable du passager est déployé, il rebondit sur le pare-brise vers le passager. Un airbag se déploie à une vitesse incroyable - 1/30e 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 de l'airbag afin de protéger le passager en cas d'accident. En raison de sa résistance, 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 par le pare-brise car 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 feuilletés 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 des risques plus importants pour les passagers dans certains types d'accidents.
Si vous trouvez un petit éclat 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 solidité. Certains petits éclats peuvent être réparés rapidement et facilement avec un kit de réparation d'éclats de pare-brise. La plupart des magasins automobiles vendent ces kits pour environ 10 $ et vous permettent d'injecter de la résine dans le point problématique et d'éliminer l'excès d'air dans la zone à problème. Une fois que vous aurez réparé la vitre, vous remarquerez à peine votre réparation.
Passons à la page suivante pour découvrir comment est fabriqué le verre trempé et comment il protège.
Le verre trempé est tout aussi important pour la sécurité d'un véhicule que le verre feuilleté, mais sa forme et sa fonction diffèrent grandement. Ce type de verre est utilisé pour les fenêtres environnantes de la voiture (également appelées les sidelites ) et la lunette arrière (ou backlite ). Le verre trempé est créé en chauffant puis en refroidissant rapidement le verre à température ambiante en le faisant passer à travers un système de soufflantes.
La surface du verre refroidit beaucoup plus rapidement que le centre du verre et se contracte, provoquant des contraintes de compression , tandis que le centre du verre se dilate en raison de sa température, produisant des 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 par le processus de chauffage et de refroidissement confèrent au verre trempé sa résistance à la traction et à la compression. Les différences entre ces deux éléments donnent au verre 5 à 10 fois la résistance qu'il avait à l'origine.
Les bords d'un morceau de verre trempé typique sont très faibles. Cela est dû en partie au dégagement 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 casser de cette manière. La traction et la poussée du verre produisent une quantité importante d'énergie 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].
De par sa solidité, le verre trempé peut résister à l'usage quotidien de la conduite automobile. Sans cela, nos voitures seraient remplies de verre à chaque fois que nous rencontrions un nid-de-poule, que nous entrions dans un garde-boue ou que nous fermions une porte.
En raison de sa solidité et de ses solides antécédents en matière de sécurité, certains constructeurs automobiles envisagent la mise en œuvre du verre feuilleté dans toutes les zones 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 constructeurs, comme BMW, ont déjà placé du verre feuilleté dans les vitres latérales de certains de leurs modèles comme protection supplémentaire contre le vol. En plus de l'amélioration de la sécurité qu'il procure, le verre feuilleté agit également comme un bon amortisseur de bruit en raison du PVB qu'il contient [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 rapidement du véhicule ne pourrait pas briser le verre feuilleté sans aide. En raison de sa résistance, le verre feuilleté peut mettre 10 fois plus de temps à se briser 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, les toits cielo (le nom vient du mot espagnol pour "ciel") ont fait leur apparition partout sur le circuit des concept-cars. 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 qu'une partie du verre excédentaire produit lors de la fabrication du verre automobile soit recyclée, une fois le verre automobile 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 le sont sans le verre trempé et laminé moderne.
