شیشه ایمنی چگونه کشف شد!؟
کشف تصادفی شیشه ایمنی موقعی صورت گرفت که بیش از هر زمان دیگری بدان احتیاج بود، یعنی اندکی پس از اختراع اتومبیل و استفاده از شیشه در آن، احتمال آنکه اتومبیل ها از کنترل خارج شوند و تصادف کنند بسیار بیشتر از کالسکه ها بود و قطعات شیشه شکسته جراحات سختی به سرنشینان اتومبیل وارد می آوردند.
انواع شیشه طبیعی نظیر شیشه معدنی از بدو آفرینش کره زمین، در طبیعت وجود داشته اند. شیشه معدنی و اشکال دیگر شیشه طبیعی مدت¬ها پیش از آنکه کسی به فکر تغییر ترکیب، رنگ، یا شکلشان بیفتد بر اثر گرمای شدید فعالیت های آتشفشانی و متعاقباً خنک شدن سریع شان از عناصر رایج پوسته زمین تشکیل شدند.
منشاء نخستین شیشه در پس پرده ای از قدمت و اسطوره پنهان است. یکی از معروف ترین این حکایت ها را پلینیوس مهتر که در سده نخست میلادی می زیست، ثبت کرده است. وی که دانشمند و تاریخ نگار بود، 37 جلد کتاب درباره ی تاریخ طبیعی نوشت. او در سال 79 بعد از میلاد با ناوگان رومیان تحت فرمانش به سوی ساحل نزدیک پمپئی بادبان کشید تا به اهالی آن ناحیه در معرض خطر کمک کند، اما در زیر خاکسترهای آتشفشان وزوو کشته شد.
پلینیوس تولید تصادفی شیشه را به تاجران فنیقی که بر ساحلی شنی آتشی روشن کرده بودند نسبت می دهد. گفته می شد که آنان ظروف خوراک پزی خود را بر قطعاتی از ناترون که ترکیب معدنی کربنات سدیم بود و احتمالاً آن را از مصر می آوردند قرار دادند و برای آنکه خود را گرم کنند تمام شب آتش را روشن نگه داشتند. صبح که برخاستند در کمال شگفتی دیدند در میان خاکسترهایی که گرما تکه های ناترون را با سیلیسیم شن ترکیب کرده بود، شیشه مذاب وجود دارد. گرچه این اکتشاف تصادفی و تاریخ آن را نمی توان تأیید کرد (تخمین زده شد که در 4000 سال قبل از میلاد اتفاق افتاده باشد) اما استفاده از بطری های شیشه ای به دست مصریان در سال 1500 پیش از میلاد به طور مستند ثبت شده است.
شیشه، پیشینه درازی دارد. رومیان هم از آن در پنجره هایشان استفاده می کردند. معمولاً وقتی در مواضع ثابت در ساختمان ها به کار می رفتند در چارچوب های کوچک و متعددی از جنس برنز قرار می گرفتند و حتی وقتی در پنجره های کوچک کالسکه ها و دلیجان ها استفاده می شدند، با وجود شکنندگی ذاتی شان، خطر اندکی داشتند. اما با ابداع کالسکه بدون اسب، استفاده از آن در شیشه جلو و پنجره ها به عامل بالقوه ای برای بروز جراحت ها تبدیل شد.
در سال 1903 شیمیدانی فرانسوی به نام «ادوارد بندیکتوس» ظرفی شیشه ای را بر زمین انداخت، شیشه شکست، اما بندیکنوس با حیرت متوجه شد که قطعات شیشه از هم جدا نشدند بلکه ظرف شکل اولیه خود را به طور تقریبی حفظ کرد. بندیکتوس ظرف را بررسی کرد و دریافت لایه ای در درونش است که قطعات شکسته شیشه به آن چسبیده اند. او متوجه شد که این لایه از تبخیر محلولی از سریشم پنبه بانیترات سلولوز، که از پنبه و اسید نیتریک تهیه می شود به دست آمد که در ظرف وجود داشت. حلاّل بر اثر ماندن در آن ظرف شیشه ای سرباز تبخیر شده بود و لایه ای از سریشم پنبه بر درون ظرف به جای مانده بود، بندیکتوس این اتفاق را روی برچسب ظرف یادداشت کرد و دیگر آن را به فراموشی سپرد.
اما پس از این تصادف آزمایشگاهی، بندیکتوس درباره دختر جوانی که در یک تصادف اتومبیل در پاریس به سختی جراحت دیده بود، مطلبی خواند، چند هفته بعد هم خبر تصادف مشابه دیگری را که در آن تکه های پرتاب شده شیشه پیامدهای خطرناکی به بار آورده بودند خواند و ناگهان به ذهنش رسید که شاید تجربه ای که با ظرف شیشه ای خرد نشدنی خود کرده بود، راه حلی برای این گونه مشکلات ارائه دهد. با عجله به آزمایشگاهش رفت، ظرف برچسب دار را پیدا کرد و شب را در این خیال گذراند که چگونه از پوششی برای ساخت شیشه ایمنی استفاده کند. نقل شده است که در همان شب با کمک پرس چاپ نخستین ورق از شیشه ایمنی را تولید کرد.
نام «تریپلکس» که به شیشه ایمنی جدید اطلاق شد، نشانگر چگونگی طراحی آن بود: این شیشه مثل ساندویچی بود که در آن شیشه به مثابه نان عمل می کرد و گوشت بین آن دو، صفحه ای از نیترات سلولوز بود؛ این سه صفحه ماده شفاف با حرارت به یکدیگر محکم شده بودند. سال ها طول کشید تا این فرایند از آزمایشگاه به کارخانه راه پیدا کند و تازه در سال 1909 بود که بندیکتوس توانست این شیشه ایمنی جدید را به نام خود ثبت کند.
گرچه بندیکتوس شیشه ایمنی را اختراع کرد تا از جراحات ناشی از پرتاب قطعات شیشه جلوی اتومبیل جلوگیری کند، اما نخستین مصرف عملی این شیشه لایه ای، این نبود. برای نخستین بار در جنگ جهانی اول از آن در عدسی های ماسک های ضد گاز استفاده شد. اما وقتی در دهه 1920 تعداد اتومبیل ها و سرعت آنها به طور چشمگیری افزایش یافت، جراحات ناشی از شیشه مشکل بزرگی شد و استفاده از شیشه های لایه دار در اتومبیل های امریکایی مرسوم شد.
شاید برخی از خوانندگان به یاد داشته باشند که شیشه های جلو اتومبیل های قدیمی با گذشت زمان زرد می شدند. علت این امر آن بود که ماده پلاستیکی اولیه ای که در ساندویچ شیشه ایمنی به کار می رفت نیترات سلولوز ( سریشم پنبه ) بود، که بر اثر گذشت زمان و قرار گیری در معرض نور آفتاب زرد می شد.
در سال 1933 به جای استفاده از نیترات سلولوز به عنوان ماده نگهدارنده، از استات سلولوز استفاده شد که کمتر تحت تأثیر آفتاب رنگ می گرفت، ولی در دماهای متفاوت استحکام نداشت و کدر می شد. نیترات سلولوز و استات سلولوز هر دو از سلولوز مشتق می شدند، که خود از چوب و دیگر منابع طبیعی به دست می آمد. مطالعات بیشتری که در زمینه مواد پلاستیکی احتمالی صورت گرفت نشان داد که صمغ پلی وینیل بوتیرال از استات سلولوز بهتر است. از سال 1939 تاکنون این ماده جزء اصلی شیشه لایه دار برای اتومبیل ها، هواپیماها و کاربردهای دیگری که در آنها نیاز به ماده ای شفاف و محکم وجود دارد، بوده است.
شکل دیگری از شیشه ایمنی، شیشه آبداده ای است که لایه دار نیست؛ یعنی هیچ لایه پلاستیکی درونی ندارد. این شیشه به قطعات ریز متعددی شکسته می شود که احتمال آسیب رسان بودنشان کمتر است. از آن در شیشه های بغل و پشت اتومبیل ها استفاده می شود، ولی در آمریکا و برخی از کشورهای دیگر، استفاده از شیشه لایه دار در شیشه جلو اجباری است. در پنجره های هواپیماها احتیاج به استحکام زیادی است، چون باید دماها و فشارهای بسیاری را تحمل کنند و در برابر ضربه سریع پرندگان نیز مقاومت داشته باشند. این نیازها را انواعی از شیشه های مخصوص برآورده می کنند که ترکیبی پیچیده دارند و از چندین لایه شیشه و پلاستیک تشکیل شده اند.
اخیراً در سطح درونی شیشه جلو اتومبیل از لایه دومی از پلاستیک استفاده شده است تا در صورت تماس با شیشه شکسته ای که در ساختمان لایه دار تریپلکس معمولی به لایه پلاستیکی میانی چسبیده است، از بریدگی پوست جلوگیری شود. در سال 1987 از این روش در برخی از ماشین ها به طور آزمایشی استفاده شد؛ نتایج اولیه این تجربه نیز امیدوار کننده به نظر می رسند. در یک تصادف شاخ به شاخ، زنی که سرش با شیشه جلو برخورد کرده بود و در درون آن از پوشش پلاستیکی ضد برندگی جدید استفاده شده بود، دچار کبودی شدید و ضربه مغزی شد، اما هیچ جراحتی بر سر و صورتش وارد نیامد.
درهمه این انواع شیشه ایمنی، جز شیشه آبداده، اصول کار همانی است که بندیکتوس به طور بخت یارانه در سال 1903 مشاهده کرده بود: به هم نگه داشتن ذرات شیشه با لایه ای از پلاستیک.