Стекла вместе со всем кузовом и наружным оборудованием определяют аэродинамику автомобиля, которая влияет на тягово-скоростные свойства, устойчивость, управляемость и некоторые другие свойства, а также способствуют эффективной работе системы вентиляции.

Стекла автомобиля совместно с другими деталями формируют внешний вид кузова и всего автомобиля. При этом высокое качество стекла придает кузову отличительные свойства изысканности и принадлежности его к элитным моделям. В то же время дробные блики от неровного стекла резко ухудшают внешний вид автомобиля, несмотря на другие его положительные особенности и свойства.

Установка стекол образует вместе с кузовом замкнутую конструкцию, которая изолирует внутреннее пространство салона от окружающей среды и помогает создать в нем благоприятный микроклимат и уют, необходимый для длительного путешествия и управления автомобилем. В то же время стекла позволяют наблюдать окружающую местность и дорожную обстановку, а также создают условия, необходимые для эффективного управления автомобилем.

Автомобильные стекла бывают:

✓ с отражающим тонированием – тонировка атермальной пленкой;

✓ с высоким поглощением шума;

✓ цветные;

✓ нагревательные.

Стекла значительно влияют на теплообмен пассажирского салона и внешней среды за счет теплоизлучения. Это приводит к перегреву салона при длительных стоянках автомобиля на солнце и переохлаждению – при стоянке в ночное время. Для борьбы с этим неприятным явлением используется система отопления и вентиляции, что требует дополнительных затрат энергии. Уменьшение теплообмена через окна возможно за счет применения тонированных стекол. Однако это приводит к снижению прозрачности стекол и ухудшает их светопроницаемость.

Хрупкость стекол и их низкая прочность даже в условиях движения по дороге противостоят действию различных нагрузок от силы ветра, инерционных нагрузок, а также ударов от дорожной крошки и мелких камней. В условиях длительной эксплуатации не удается избежать аварийных ситуаций, при которых, как правило, страдает остекление кузова и фары автомобиля. Но более опасным фактором при этом является травмирование водителя и пассажиров, в том числе и осколками стекла. Иногда это сопровождается выпадением людей из кабины и салона автомобиля через окна.

Для повышения защитных свойств автомобильного стекла применяют многослойные стекла (триплекс) с промежуточным слоем из специальной пластмассы, которая выполняет роль связующего между слоями стекла и исключает отделение одного слоя от другого. Теперь даже при разрушении всего пакета не происходит образования длинных открытых кромок стекла, которые наиболее опасны, а вместо них образуется множество мелких крошек стекла приклеенных к пленке. При этом проем окна остается закрытым самой пленкой триплекса, которая удерживает пассажира от выпадения из салона.

Необходимо отметить важное свойство триплекса, которое заключается в том, что при ударе трещины образуются преимущественно в зоне удара и сохраняется видимость на других участках стекла. Этим триплекс отличается от закаленного стекла, которое почти в два раза прочнее обычного стекла, но при разрушении теряет видимость по всей площади и делает невозможным дальнейшее управление автомобилем, который еще продолжает двигаться.

Необходимо отметить также влияние стекол на жесткость и прочность кузова. Проведенные ранее исследования показали, что, несмотря на низкую прочность самого стекла, его влияние достаточно заметно и заключается в том, что установка стекол в кузов легкового автомобиля уменьшает его деформации на 20–25 % при использовании резинового уплотнителя и на 35–45 % – при установке на клей (при действии эксплуатационных, а не аварийных нагрузок). При этом степень влияния возрастает с уменьшением класса автомобиля. В настоящее время выпускаются следующие типы автостекол.

Однослойные стекла проходят термическую обработку – закалку (постепенный нагрев и быстрое охлаждение), поэтому их называют закаленными (сталинит). Термообработка стекла обеспечивает его разрушение (например, в случае аварии) на небольшие осколки с неострыми краями. Закаленные стекла обладают повышенной механической прочностью, и в официальных документах их называют упрочненными. В этих стеклах в процессе эксплуатации могут образовываться микротрещины под действием высоких нагрузок или резких ударов. Со временем это может привести (довольно редко) к неожиданному разрушению («взрыву») стекла.

Резкий перепад температур в процессе закалки вызывает появление зон концентрации механических напряжений в стекле. Даже несильный удар по этим областям, если они расположены по торцам, может привести к полному разрушению сталинита. На современных автомобилях такие стекла используются в дверях, заднем проеме и т. д., но не изготавливаются в качестве лобовых стекол.

Многослойные стекла (триплекс) состоят из нескольких слоев и склеивающих их прозрачных полимеров. На автомобилях применяют трехслойные изделия: два стекла и слой полимера. При разрушении осколки удерживаются связующей пленкой, предотвращая ранения.

Разбитое многослойное автостекло может сохранить обзорность, достаточную для движения к месту стоянки или ремонта. Оно устойчиво к образованию сквозных отверстий и предохраняет людей, находящихся в салоне, от предметов, летящих из-под колес впереди идущего транспорта. Стандартами предусмотрена обязательная установка триплекса в качестве ветрового в переднее окно автомобиля. Вклеенный триплекс в случае аварии предотвращает выпадение пассажиров, не пристегнутых ремнями, из салона. Для повышения безопасности и снижения уровня шума на дорогих моделях автомобилей триплекс применяется также для дверей, заднего проема кузова и т. д.

Тонированные стекла в автомобиле используется для улучшения внешнего вида автомобиля. Кроме того, тонировка снижает прохождение видимой части солнечного спектра, делая трудно различимыми людей, находящихся в салоне, и его содержимое (например, забытую сумку). Однако одновременно оно ухудшает видимость и контрастность окружающей обстановки. Этот эффект наиболее отрицательно проявляется в сумерках, когда водитель еще не осознает, что хуже различает дорогу, предметы, и не принимает соответствующих мер (не снижает скорость и т. д.). Кроме того, тонирование задерживает несколько большую часть (на 3–4 %) ультрафиолетового излучения солнца (нетонированные «останавливают» 90–95 % ультрафиолета), предотвращая его воздействие на водителя и пассажиров, а также выгорание обивки салона, окрашенной натуральными красителями.

Тонирование может задерживать (в зависимости от химического состава красителей) инфракрасное излучение солнца, предотвращая нагревание салона и выгорание его элементов, окрашенных синтетическими красителями, а также сильнее нагревается солнцем. Поэтому зимой (в солнечный день) тонированные стекла меньше подвержены замерзанию и запотеванию.

Трехслойное остекление может иметь цветную соединительную пленку. Стойкость к появлению царапин при таком виде тонирования довольно высокая, такая же, как и у нетонированных стекол. Обычно светопропускание таких стекол составляет 95 %.

Тонированные напылением стекла обладают невысокой устойчивостью к появлению царапин, но этот вид тонировки позволяет изготовить остекление, не пропускающее инфракрасные и ультрафиолетовые лучи и практически не ухудшающие видимость.

Тонирование пленками является наиболее простым видом с точки зрения технологии и применимо к любому виду стекол. Качественные пленки могут задерживать ультрафиолет и инфракрасные лучи. Производимые последнее время тонировочные пленки обладают достаточно высокой устойчивостью к царапинам. Стандартами ограничена степень тонирования автомобильных стекол и установлено светопропускание ветрового стекла не менее 80 % и не менее 65 % заднего и боковых стекол соответственно.

Основным материалом для производства автостекла является кремнезем (песок). В результате реакции с разными оксидами в процессе нагревания и плавления образуется основа для стекла.

Этапы производства:

– исходные материалы смешивают в определенной пропорции. Технология позволяет использовать отходы стекла в качестве сырья;

– смесь нагревают до расплавления, и она попадает в жидком виде в поплавковую камеру с температурой 1000 °C;

– растекаясь по абсолютно ровной поверхности камеры, она перемещается к выходу, где температура составляет 600 °C;

– тяжелые примеси оседают на дно камеры, а стекло на выходе твердеет.

– далее, начинается процесс отжига, при котором идет снижение до 200 °C, а после выхода из камеры – до комнатной температуры;

– охлажденное стекло, уже достаточно крепкое и прочное, разрезают на прямоугольные заготовки при помощи алмазного резца. Для того чтобы придать заготовкам нужную форму, их помещают в стеклоплавильную печь для нагрева до температуры, обеспечивающей пластичность стеклу (850 °C), и придают нужную форму с помощью металлического шаблона;

– следующий этап – закалка стекла в специальной решетке. Она заключается в быстром охлаждении струей холодного воздуха. Это делается для формирования в стекле направленных напряжений сжатия. Прочность стекла и его упругость повышаются, что очень важно для стекол автомобиля.

Полученные продукты могут использоваться не только целенаправленно – для автомобилей, но и в других областях промышленности – мореходной, строительной, авиационной.