Многослойное ламинированное стекло (лобовое стекло), которое поддаётся ремонту, состоит из слоёв  закаленного стекла и пластика. Ламинированное стекло при разбивании удерживается на месте с помощью промежуточного слоя - поливинилбутираля (ПВБ), установленного между двумя (или более) слоями стекла. ПВБ сохраняет связь между слоями стекла  даже при разбивании, а  закалка стекла предотвращает его от разрушения на крупные острые осколки.
Многослойное стекло применяется, когда существует  вероятность воздействия на человека или где стекло  может рассыпаться в результате разрушения. Автомобильное ветровое стекло  -  многослойное стекло. В географических зонах,  в которых требуются  конструкции стойкие к ураганам, ламинированное стекло часто применяется в наружных витринах, не несущих стенах и окнах.

Промежуточный слой из ПВБ также придает стеклу гораздо более высокий  уровень звукоизоляции, в связи с демпфирующим  эффектом, а также блокирует 99% поступающего УФ-излучения.

При закалке стекло подвергается  регулируемой термической обработке с целью повышения прочности по сравнению с обычным стеклом. Закалка,  дизайн, создают сбалансированные внутренние напряжения, которые позволяют разбитому стеклянному листу  раскрошиться на мелкие куски - гранулы одинакового размера и формы, вместо того, чтобы разрушаться на  беспорядочные зазубренные осколки. Куски - гранулы, менее травматичны.

В результате  безопасности и прочности, закаленное стекло применяется,  в том числе, в окнах дверей  автомобилей.

Когда стекло находится под нагрузкой или напряжением, оно  будет сгибаться и приспосабливаться к напряжению  до определенного уровня, а потом, как только превышается допустимый порог, вдруг происходит  разрушение. Для лобового стекла порог (предел) составляет приблизительно 9400 фунтов на квадратный дюйм (660.8 кг на кв. см). Повреждение может образоваться  внезапно и стремительно.  С началом образования трещины, в структуре стекла есть мало возможностей, чтобы остановить её распространение, за исключением лобового стекла при его нормальной эксплуатации. Сила 3000 фунтов на квадратный дюйм (210,9 кг на кВ. см) связи ПВБ со стеклом удерживает трещины на краю и сколы от дальнейшего растрескивания, что делает ремонт возможным. Внутренняя структура стекла неподвижна и не страдает от динамической усталости. Со снятием  нагрузки стекло возвращается в первоначальное состояние. В течение многих лет лист стекла в окне при воздействии ветра не разрушается, хотя это воздействие почти постоянно.

Есть способы, которые увеличивают прочность стекла. При закалки стекло нагревается до определённой температуры, когда оно становится гибким, а затем равномерно и быстро охлаждается. Наружная поверхность охлаждается быстрее, чем внутренняя часть. Поскольку центр ​​пытается сжиматься и внешняя поверхность охлаждена, внешняя поверхность тоже сжимается. Поверхностное сжатие уплотняет стекло,  вместе с тем любые недостатки в структуре закрываются, а не проявляются. Сжатие (уплотнение) поверхности есть прочность стекла. Только тогда, когда предел прочности стекла будет преодолен, происходит разрушение. Энергия, запасенная в стекле высвобождается и стекло ломается с характерной особенностью закаленного стекла. Нормальная глубина сжатия лобового стекла составляет 21% толщины стекла на обеих поверхностях с 58% напряжений растяжения в центре.

Когда камень при ударе пробивает стекло на глубину сжатия поверхности, входя в зону  напряженности в середине стекла,  появляется скол. Когда  глубина проникновения менее  21%, будет просто  яма (выщерблина). Чем тоньше стекло, тем сжатие в глубину лобового стекла будет меньше 21%.

У современных лобовых стёкол внутренний и наружный слои представляют собой  флоат – стекло.  Это - лист стекла, изготовленный путём соединения  расплавленной стекломассы с расплавленным металлом, обычно оловом. Этот метод дает равномерную толщину листа и очень плоские поверхности.

Большинство флоат - стекол - натриево-кальциевое стекло. Процесс изготовления флоат - стекла также известен как процесс Pilkington, названный в честь британского производителя стекла компании Pilkington, которая разработала его (метод изобретен сэром Аластером Пилкингтоном) в 1950-е годы.

В процессе изготовления флоат – стекла, сторона, которая находится в контакте с массой расплавленного олова, называется оловянной стороной; верхняя сторона стекла называется воздушной.

ПВБ является наиболее часто используемым материалом для прослойки многослойного стекла. Поливинилбутираль  - это вязкоупругая смола, которая изготовлена ​​из мономера винилацетата, используемого в качестве основного сырья. Применение ПВБ обеспечивает сильную связь, оптическую прозрачность, адгезию к большинству поверхностей, прочность и гибкость.

Frit (шелкография по - нашему) – эмалировка на стекле, которую наливают или наносят методом трафаретной печати по одной стороне стекла и выпекают в процессе термообработки для постоянной связи. Эмалировка снижает возможность стекла гнуться примерно на 40%. Она наносится на внутреннюю часть лобового стекла и это - также зона приклейки стекла к рамке кузова. Эта косметическая добавка снижает устойчивость к пробиванию, давлению крыши при опрокидывании и поддержку надувной подушки безопасности.

Стекло будет ломаться, когда подвергается растяжению. Нормальная прочность, которую приобретает после отжига лобовое стекло, составляет приблизительно 9400 фунтов на квадратный дюйм (660.8 кг на кВ. см). Однако скол или трещина может уменьшить прочность до, всего лишь 800-1500 фунтов на квадратный дюйм (56,2 – 105,4 кг на кВ. см). Это означает потерю около 8000 фунтов на квадратный дюйм (562,4 кг на кВ. см) запаса прочности при  давлении подушки безопасности после её срабатывания, давлении крыши на стекло при опрокидывании авто или предмета с дороги, проникающего в лобовое стекло. Восстановление этой прочности является основной причиной, по которой необходимо выполнение  ремонта лобового стекла. Визуальный эффект в процессе ремонта повреждения является побочным продуктом восстановления прочности.

Как экстремальный холод влияет на лобовое стекло и ваш ремонт.

Экстремальные холодные температуры заставляют все сокращаться. Когда стекло подвергается воздействию крайне низких температур, не будет проблем, если стекло не повреждено. Даже при том, что стекло и клей, который его удерживает на месте, будет сжиматься с разной скоростью, у лобового стекла  будет достаточно гибкости, чтобы сохранить свою целостность. Существует много сил, воздействующих на стекло, но его структура способна выдержать сжатие. Когда на улице холодно лобовое стекло становится более вогнутым.  И даже маленькие частицы (камушек, прочее) станут причиной  образования трещин и сколов, распространяющихся в горизонтальной плоскости.

Если лобовое стекло имеет сколы или трещины, дополнительное сжатие на стекле может привести к растрескиванию или даже разрушению, хотя для лобового стекла более характерно  образование трещин, чем его разрушение. Трещина обычно образуют с точки слабости (скол).

Сжатие стекла от холода также может быть причиной «стягивания» отверждённой при ремонте смолы от стекла. Если смола дала усадку в процессе отверждения, связь со стеклом может быть хуже.

Температура заставляет молекулы стекла расширяться и сжиматься, что в целом сказывается на лобовом стекле. Если в салоне автомобиля температура составляет 65 градусов F (15,5 градусов по Цельсию), но снаружи 20 градусов F ( - 6,7 градусов по Цельсию), внутренний слой будет расширяться, в то время, как наружный слой будет сжиматься. Это будет причиной того, что какой – нибудь маленький скол или плохо выполненный ремонт дадут трещину.

Горячее стекло менее плотное, чем холодное стекло. Горячее стекло скалывается и ломается легче, чем холодное стекло. Площадь шелкографии будет менее плотной и скол образуется легче, когда солнце нагревает чёрную область лобового стекла. Шелкография вызывает термическое напряжение, делая лобовое стекло горячее в области кромки (торца), чем в середине стекла. Холодное стекло сокращает срок службы бора, тогда как горячее стекло удлиняет его срок службы.

Область у кромки стекла.

Двухдюймовая площадь от края стекла по всему периметру лобового стекла более «сложный зверь», чем средняя зона. Поверхность в срединной зоне имеет достаточный предел прочности на сжатие в глубину, не содержит поверхностных напряжений, и имеет связь с ПВБ в 3000 фунтов на квадратный дюйм (211 кг на кв. см), которая предотвращает развитие трещин при наличии сколов. Лобовое стекло в области первых 2-х дюймов от кромки по периметру, как на внутреннем, так и на внешнем стёклах, имеет множественные производственные, термические и приложенные напряжения.

Прочность стекла - это его поверхностная прочность на сжатие в глубину.

Площадь, равная примерно первым двум дюймам от кромки наружного слоя лобового стекла, уязвима для сколов и дальнейшего разрушения из - за низкого напряжения сжатия поверхности. Глубина сжатия поверхности в этой области менее 21%. Это, в свою очередь, означает, что растягивающие напряжения в области кромки находятся на поверхности или вблизи поверхности.

В процессе гибки и отжига (формовка) плоский лист стекла переходит на форму для конкретного транспортного средства. Затем он идет в печь, где стекло нагревается до температуры чуть более 1000 градусов по Фаренгейту (538 градусов по Цельсию) и становясь мягким, под силой тяжести сгибается в пресс – форме. После того, как стекло изогнуто, оно проходит цикл охлаждения или подвергается циклу отжига. Это те процессы, где формируются всевозможные напряжения стекла.   После того, как лобовое стекло выходит из гибочной печи, изменяющаяся и неравномерная температура охлаждения краевой зоны (область торца стекла) вызывает уменьшение сжимающих напряжений и увеличение растягивающее напряжение. Средняя часть стекла и поверхность охлаждается  с равномерной скоростью, но нагретая пресс - форма  вблизи края стекла продолжает генерировать тепло, вызывая отклонения температуры и неравномерное охлаждение  краевой области. С охлаждением, эта область стекла в зоне пресс – формы становится зоной напряжённости, она также упоминается как "слабое место". Это – причина того, что эта область слаба к сколам и разрушается легче, чем остальная часть поверхности лобового стекла. Минимальное повреждение поверхности в этой области, подобное ямке размером с головку штифта, будет формировать длинную трещину от края стекла из за приложенного поверхностного напряжения, которое присутствует в виду приклейки лобового стекла к кузову транспортного средства. Это напряжение называется напряжением (стрессом) установки или индуцированным  напряжением. Краевая трещина будет продолжаться до тех пор, пока связь с ПВБ не станет больше, чем напряжение установки, а это, как правило, 8-10 дюймов. Краевая трещина не будет увеличиваться от теплового стресса (удара) или другого приложенного напряжения, которое заставит её идти дальше.

Напряжения краевой области, которые являются причиной образования трещин:

(1). Остаточное поверхностное напряжение - напряжение на поверхности, которое возникает в процессе формовки стекла в виду неравномерного охлаждения (отжига).

(2). Поверхностное напряжение - общее количество остаточных напряжений и приложенного напряжения на поверхности.

(3). Напряженность «слабого места» возникает с момента контакта с горячей пресс - формой и снижает глубину сжатия до нуля или почти до нуля.

(4). Тепловой стресс (напряжённость) - тепло и колебания температуры, вызванные черным цветом фритты (шелкографии).

(5). Индуцированное напряжение (стресс установки) - приложенное напряжение, которое является причиной образования трещины в краевой области из - за наличия на поверхности стекла углубления (ямы) или скола.

Есть два способа устранения этого недостатка: один заключается в медленном  процессе отжига  для увеличения глубины сжатия, но этот способ значительно увеличит время производства и затраты, а впоследствии стоимость каждого лобового стекла. Другой менее дорогостоящей и более простой альтернативой является нанесение защитного покрытия на краевую область. Ни один из этих методов не используются производителями лобовых стёкол и транспортных средств.

Источник: Ультра Бонд, Richard Campfield, Jason Unrau.