Kaca Depan Mobil

Latar Belakang

Kaca adalah bahan serbaguna dengan ratusan aplikasi, termasuk kaca depan. Kaca memiliki sejarah panjang dan pertama kali dibuat lebih dari 7.000 tahun yang lalu di Mesir, pada 3.000 SM. Kaca ditemukan dalam keadaan alami sebagai produk sampingan dari aktivitas gunung berapi. Saat ini, kaca dibuat dari berbagai bahan keramik (komponen utamanya adalah oksida). Kategori produk utama adalah kaca datar atau mengapung, kaca kontainer, kaca potong, fiberglass, kaca optik, dan kaca khusus. Kaca depan otomotif termasuk dalam kategori kaca datar.

Ada lebih dari 80 perusahaan di seluruh dunia yang memproduksi kaca otomotif, termasuk kaca depan. Produsen utama di Amerika Serikat termasuk PPG, Guardian Industries Corp., dan Libby-Owens Ford. Menurut Departemen Perdagangan, 25 persen produksi kaca lembaran dikonsumsi oleh industri otomotif (termasuk jendela) dengan nilai total sekitar $483 juta. Di Jepang, 30 persen kaca lembaran masuk ke industri otomotif, senilai sekitar $190 miliar pada tahun 1989. Produsen kaca lembaran utama Jepang termasuk Asahi Glass Co., Central Glass Co., dan Nippon Sheet Glass Co. Pertumbuhan kecil diharapkan untuk industri otomotif. industri kaca lembaran secara keseluruhan di kedua negara. Jerman memiliki pandangan yang lebih positif, dengan tingkat pertumbuhan yang tinggi diharapkan dari industri otomotif.

Kaca depan kaca pertama kali muncul sekitar tahun 1905 dengan penemuan kaca pengaman—kaca tempered (tempering adalah perlakuan panas) untuk membuatnya sangat keras dan tahan terhadap pecah. Jenis kaca depan ini populer hingga pertengahan abad ini, tetapi akhirnya digantikan oleh kaca depan yang terbuat dari kaca berlapis—unit multilayer yang terdiri dari lapisan plastik yang dikelilingi oleh dua lembar kaca. Di banyak negara, termasuk A.S., kaca depan mobil diwajibkan oleh hukum untuk terbuat dari kaca berlapis. Kaca laminasi dapat sedikit menekuk saat terkena benturan dan kecil kemungkinannya pecah dibandingkan kaca pengaman biasa. Kualitas ini mengurangi risiko cedera pada mobil penumpang.

Bahan Baku

Kaca terdiri dari banyak oksida yang melebur dan bereaksi bersama saat dipanaskan untuk membentuk kaca. Ini termasuk silika (SiO ₂ ), natrium oksida (Na ₂ O), dan kalsium oksida (CaO). Bahan baku dari mana bahan ini berasal adalah pasir, soda ash (Na ₂ CO ₃ ), dan batugamping (CaCO ₃ ). Soda ash bertindak sebagai fluks; dengan kata lain, ini menurunkan titik leleh komposisi batch. Kapur ditambahkan ke dalam batch untuk meningkatkan kekerasan dan ketahanan kimia kaca. Kaca yang digunakan untuk kaca depan juga biasanya mengandung beberapa oksida lain:kalium oksida (K ₂ O yang berasal dari kalium), magnesium oksida (MgO), dan aluminium oksida (AI ₂ O ₃ berasal dari feldspar).

Manufaktur
Proses

• 1 Bahan mentah ditimbang dengan hati-hati dalam jumlah yang sesuai dan dicampur dengan sedikit air untuk mencegah pemisahan bahan. Cullet (pecahan gelas bekas) juga digunakan sebagai bahan baku.
• 2 Setelah batch dibuat, diumpankan ke tangki besar untuk dilebur menggunakan pelampung Kaca untuk kaca depan mobil dibuat dengan menggunakan proses kaca pelampung. Dalam metode ini, bahan mentah dipanaskan sampai cair dan dimasukkan ke dalam wadah timah cair. Gelas benar-benar mengapung di atas sirip; karena siripnya rata sempurna, kaca juga menjadi rata. Dari ruang apung, kaca melewati rol melalui oven ("lehr anil"). Setelah keluar dari lehr dan didinginkan hingga suhu kamar, kaca dipotong menjadi bentuk yang tepat dan ditempa. proses kaca. Pertama, batch dipanaskan ke keadaan cair, dan kemudian dimasukkan ke dalam tangki yang disebut ruang apung, yang menampung bak timah cair. Ruang apung sangat besar—mulai dari sekitar 13 kaki hingga 26,25 kaki (4 hingga 8 meter lebarnya dan hingga hampir 197 kaki (60 meter); di pintu masuknya, suhu timah sekitar 1.835 derajat Fahrenheit (1.000 derajat Celcius). ), sedangkan di pintu keluar suhu kaleng sedikit lebih dingin — 1.115 derajat Fahrenheit (600 derajat Celcius).Dalam ruang apung, kaca tidak tenggelam ke dalam kaleng tetapi mengapung di atasnya, bergerak melalui tangki seolah-olah pada ban berjalan. Permukaan timah yang rata sempurna menyebabkan kaca cair juga menjadi rata, sedangkan suhu tinggi membersihkan kaca dari kotoran. Penurunan suhu di pintu keluar ruang memungkinkan kaca cukup mengeras untuk pindah ke ruang berikutnya ruang, tungku.
• 3 Setelah kaca keluar dari ruang apung, roller mengambilnya dan memasukkannya ke dalam tungku khusus yang disebut lehr. (Jika ada pelapis surya yang diinginkan, pelapis tersebut diterapkan sebelum kaca memasuki lehr.) Dalam tungku ini, kaca didinginkan secara bertahap hingga sekitar 395 derajat Fahrenheit (200 derajat Celcius); setelah kaca keluar dari lehr, ia mendingin hingga suhu kamar. Sekarang sangat keras dan kuat dan siap untuk dipotong.

Pemotongan dan tempering

• 4 Kaca dipotong sesuai ukuran yang diinginkan menggunakan pencungkil berlian—alat dengan ujung logam tajam yang berisi debu intan. Berlian digunakan karena lebih keras dari kaca. Juru tulis menandai garis potong ke dalam kaca, yang kemudian dipatahkan atau dipatahkan pada garis ini. Langkah ini biasanya otomatis dan dipantau oleh kamera dan sistem pengukuran optoelektronik. Selanjutnya, potongan yang dipotong harus ditekuk. Lembaran kaca ditempatkan ke dalam bentuk atau cetakan dari logam atau bahan tahan api. Cetakan yang berisi kaca kemudian dipanaskan di dalam tungku sampai pada titik di mana kaca melorot ke bentuk cetakan.
• 5 Setelah tahap pembentukan ini, kaca harus dikeraskan dalam tahap pemanasan yang disebut tempering. Pertama, kaca dipanaskan dengan cepat hingga sekitar 1.565 derajat Fahrenheit (850 derajat Celcius), dan kemudian diledakkan dengan semburan udara dingin. Disebut pendinginan, proses ini menguatkan kaca dengan menempatkan permukaan luar menjadi kompresi dan bagian dalam menjadi tegang. Hal ini memungkinkan kaca depan, ketika rusak, pecah menjadi banyak pecahan kaca kecil tanpa ujung yang tajam. Ukuran potongan juga dapat diubah dengan memodifikasi prosedur temper sehingga kaca depan pecah menjadi potongan yang lebih besar, memungkinkan penglihatan yang baik sampai kaca depan dapat diganti.

Kaca depan yang sudah jadi terdiri dari dua lapisan kaca yang diapit di sekitar lapisan plastik. Meskipun sangat tipis—tebalnya sekitar 0,25 inci—kaca laminasi tersebut sangat kuat dan kecil kemungkinannya untuk pecah dibandingkan kaca pengaman biasa. Di Amerika Serikat, kaca depan diwajibkan oleh hukum untuk terbuat dari kaca berlapis.

Laminasi

• 6 Setelah kaca ditempa dan dibersihkan, kaca melewati proses laminating. Dalam proses ini, dua lembar kaca diikat menjadi satu dengan lapisan plastik (lapisan plastik masuk ke dalam dua lembar kaca). Laminasi dilakukan dalam autoklaf, oven khusus yang menggunakan panas dan tekanan untuk membentuk satu unit yang kuat dan tahan terhadap robek. Interlayer plastik sering diwarnai untuk bertindak sebagai filter ultraviolet. Ketika kaca laminasi pecah, pecahan kaca tetap terikat pada lapisan plastik tahan sobek internal, dan pecahan kaca tetap transparan. Dengan demikian, visibilitas tetap baik. Tidak seperti kaca pengaman tradisional, kaca laminasi dapat diproses lebih lanjut—dipotong, dibor, dan dikerjakan tepinya, jika perlu. Kaca depan yang dilaminasi biasanya sangat tipis:setiap lapisan kaca tebalnya kira-kira 0,03 inci (0,76 milimeter), sedangkan lapisan plastik antarlapisnya kira-kira setebal 0,098 inci (2,5 milimeter).

Majelis

• 7 Setelah dilaminasi, kaca depan siap dirakit dengan cetakan plastik sehingga bisa dipasang di mobil. Dikenal sebagai enkapsulasi kaca, proses perakitan ini biasanya dilakukan di pabrik kaca. Pertama, bagian periferal kaca depan diatur pada posisi yang telah ditentukan dalam rongga cetakan. Selanjutnya, plastik cair disuntikkan ke dalam cetakan; ketika mendingin, membentuk bingkai plastik di sekitar kaca. Rakitan kaca depan kemudian dikirim ke produsen mobil, di mana ia dipasang di mobil. Pemasangan dilakukan dengan direct glazing, yaitu proses yang menggunakan perekat poliuretan untuk merekatkan kaca depan dan bodi mobil.

Kontrol Kualitas

Kontrol proses meliputi pengujian bahan baku dan pemantauan variabel proses seperti suhu leleh, atmosfer tungku, dan level gelas. Saat kaca terbentuk, perangkat fotolistrik digunakan untuk memeriksa cacat secara otomatis. Perangkat otomatis lainnya telah dikembangkan untuk mengukur dimensi dan radius kelengkungan setelah kaca depan dibentuk.

Kaca pengaman yang digunakan pada kaca depan harus memenuhi spesifikasi tertentu mengenai sifat-sifat seperti ketahanan kimia, ketahanan benturan, dan kekuatan. Standar telah dikembangkan oleh American Society for Testing of Materials (ASTM) untuk mengukur sifat-sifat ini. Spesifikasi juga telah dikembangkan untuk kinerja kaca depan oleh SAE International, sebuah organisasi insinyur otomotif.

Masa Depan

Meskipun penurunan baru-baru ini di industri otomotif, prospek jangka panjang lebih optimis. Pasar produksi kendaraan bermotor akan lebih kuat dari beberapa tahun terakhir, meningkatkan permintaan untuk produk kaca lembaran seperti kaca depan. Kaca depan juga bertambah ukurannya untuk mengakomodasi desain aerodinamis yang lebih baru, dan dengan demikian penggunaan kaca meningkat relatif terhadap total luas permukaan kendaraan. (Bahkan, beberapa model juga menggunakan atap kaca.)

Peningkatan luas kaca tersebut pada gilirannya berdampak negatif pada sistem kenyamanan, yaitu AC, yang harus mampu menyesuaikan suhu interior yang lebih tinggi ke tingkat yang nyaman. Untuk menghindari keharusan menggunakan sistem pendingin udara yang lebih besar, komposisi kaca baru, kaca berlapis, dan film aftermarket sedang dievaluasi. Ini termasuk kaca selektif sudut yang menolak sinar matahari sudut tinggi, dan film switching optik yang secara aktif atau pasif mengubah sifat transmitansi.

Satu film yang baru-baru ini dikembangkan, film kontrol surya multilayer polimer, juga dapat bertindak sebagai perangkat penghilang lapisan es. Substrat plastik berlapis hanya menggantikan film plastik laminasi di kaca depan konvensional. Film dapat dibuat dalam warna apa saja dan dapat mentransmisikan hingga 90 persen cahaya tampak. Lapisan lain adalah glasir yang terdiri dari lapisan perak yang digunakan dalam kombinasi dengan lapisan oksida logam lainnya. Glasir ini dapat menolak hingga 60 persen dari total energi matahari, mengurangi energi inframerah hingga 56 persen.

Selain itu, kaca depan kaca laminasi jenis baru sedang diteliti. Kaca depan dua lapis telah dikembangkan yang hanya membutuhkan satu lembar kaca luar, setebal 0,08 hingga 0,16 inci (2-4 milimeter), digabungkan dengan lembaran poliuretan 0,254 inci (1 milimeter). Lembaran poliuretan terdiri dari dua lapisan, satu memiliki sifat penyerapan yang tinggi dan yang lainnya memiliki ketahanan permukaan yang tinggi. Fitur unik dari kaca depan dua lapis ini termasuk ketahanan terhadap sinar ultraviolet, penyembuhan goresan sendiri, penghematan berat, bentuk yang lebih kompleks, peningkatan keamanan karena retensi serpihan kaca, dan kemampuan anti-kabut.

Daur ulang komponen kaca depan juga dapat menjadi praktik standar. Meskipun daur ulang secara tradisional sulit karena film laminasi plastik, salah satu produsen baru-baru ini mengembangkan proses hemat biaya untuk menghilangkan lapisan ini. Kaca daur ulang dapat digunakan dalam beberapa aplikasi, termasuk glassphalt untuk perbaikan jalan. Undang-undang juga dapat mempercepat praktik daur ulang, dengan diperkenalkannya Undang-Undang Penelitian Limbah Padat dan Limbah Berbahaya Kota tahun 1992. RUU ini berupaya untuk menentukan hambatan untuk meningkatkan daur ulang komponen otomotif dan menemukan cara untuk mengatasi hambatan tersebut. Ini pada akhirnya mungkin memerlukan penggunaan resin yang lebih sedikit selama pembuatan atau memastikan resin ini kompatibel untuk didaur ulang.