Dlaczego nadal istnieją szklane okna? (Dlaczego nie zostały zastąpione tworzywami sztucznymi?)


74

Szkło jest delikatne i niepraktyczne w transporcie, montażu i naprawie. Co gorsza, szkło zabija i rani ludzi, gdy pęka. Spadanie na ulice jak gilotyny podczas trzęsień ziemi i nalotów bombowych. Podczas wojen ludzie kładą taśmę na okna, aby zapobiec rozbiciu. Kiedy ten meteor eksplodował nad Czelabińskiem, ludzie zostali ranni, stojąc w oknie i obserwując niebo, gdy uderzyła w nich fala uderzeniowa.

Istnieją doskonale przezroczyste tworzywa sztuczne, na przykład materiał PET używany do produkcji butelek coca cola. Dlaczego okna nie są z tego wykonane zamiast szkła (delikatna ceramika)? Wydaje się, że jest znacznie tańszy, bezpieczniejszy i bardziej praktyczny w obsłudze. Czy jest jakaś zaleta, aby robić okna ze szkła? Czy to pomysł na biznes warty miliardy dolarów, a jeśli tak, to dlaczego nikt jeszcze go nie zrealizował?


19
Jeśli chcesz na nowo zaprojektować architekturę, aby mogła poradzić sobie z nalotami bombowymi, wojną i uderzeniami meteorów jako typowymi przypadkami użycia, co powiesz na łatwopalność tworzyw sztucznych?
Hagen von Eitzen

24
Szkło jest mocniejsze niż się wydaje. Weź pod uwagę, że butelka piwa jest notorycznie silniejsza niż ludzka czaszka. Kruchość jest częścią „kosztu” płacenia za twardość - w zasadzie szkło albo nie będzie narażone na stres, albo całkowicie upadnie. (Tam, gdzie plastik porysowałby, zginał się, klamrował itp.) Zrzucanie szkła z powodu tych trybów awarii, w przeciwieństwie do rozwiązywania ich bezpośrednio, wydaje się być wyrzucaniem dziecka z wody do kąpieli.
millimoose

15
@millimoose >, ponieważ możesz włożyć ręce do piekarnika cieplejszego niż na kilka sekund stopione tworzywo sztuczne będzie przenosić ciepło znacznie skuteczniej niż gorące powietrze. Ma dodatkową „premię” za przyleganie do skóry.
Bob

5
Należy również wziąć pod uwagę, że w nagłych wypadkach można rozbić szklane okno gospodarstwa domowego, uderzając je krzesłem, aby zapewnić drogę ucieczki lub przynajmniej dostęp do świeżego powietrza. W takim przypadku ryzyko przecięcia tłuczonego szkła jest prawdopodobnie nadal dopuszczalne, jeśli alternatywą jest śmierć z wdychania dymu.
Chris Johns

6
Jest problem, o którym nikt nie wspominał. Okna są już kluczowym punktem w domach, w których traci się izolację (a zatem marnuje się energię i pieniądze). Czy potencjalnie plastikowe okna mają podobne właściwości pod względem wymiany ciepła jak ich szklane odpowiedniki?
PVAL

Odpowiedzi:


106

Są dwa główne powody, dla których szkło jest nadal preferowane, powiedzmy, PMMA.

Pierwszą jest wytrzymałość. O ile nie jest stłuczona, szyba w oknie może z łatwością wytrzymać setki lat w dobrym stanie. W szczególności jest o wiele bardziej odporny na zarysowania niż porównywalne tworzywa sztuczne i nie jest tak naprawdę narażony na degradację środowiska. Okna są bardzo podatne na zarysowania, kiedy są myte, ponieważ gromadzą na ich powierzchni małe cząstki piasku, które ocierają się o powierzchnię podczas czyszczenia. Nawet w przypadku powłok odpornych na zarysowania żadne przezroczyste tworzywa sztuczne nie zbliżają się do twardości szkła.

Większość okularów jest również znacznie bardziej odporna na degradację środowiska w wyniku działania promieni słonecznych i różnych chemikaliów w środowisku. Nawet najbardziej odporne tworzywa sztuczne zaczynają się przebarwiać i z czasem stają się kruche.

Drugim czynnikiem jest sztywność. Szkło ma znacznie wyższy moduł Younga niż PMMA. W butelkach itp., Które są usztywnione swoim kształtem, nie ma to większego znaczenia, ale ponieważ okna są zwykle duże, płaskie, cienkie panele sztywność jest dużym problemem, wpływającym na ich zdolność do uszczelnienia w ramach i ich właściwości optyczne. Tak więc okno z tworzywa sztucznego musiałoby być znacznie grubsze niż okno szklane, aby mieć tę samą sztywność, co ma wpływ na jakość optyczną i koszt.

Mogą występować również problemy z przepuszczalnością gazu w kontekście okien z podwójnymi szybami.

Ponadto wiele problemów bezpieczeństwa poruszonych w pytaniu zostało rozwiązanych przez szkło laminowane i hartowane. Szkło hartowane jest poddawane obróbce cieplnej w celu kontrolowania naprężeń wewnętrznych, dzięki czemu jest znacznie silniejsze niż szkło float, z tą dodatkową korzyścią, że w przypadku rozbicia całej płyty pęka na małe granulki zamiast na ostre odłamki. Szkło laminowane składa się z naprzemiennej warstwy szkła i folii polimerowej, tworząc arkusz kompozytowy o bardzo wysokiej wytrzymałości i wytrzymałości, potencjalnie do tego stopnia, że ​​może być użyteczny jako kuloodporny.

Innym aspektem tego jest to, że ze względów bezpieczeństwa często wymagane jest, aby szyby boczne i tylne w pojazdach były wykonane ze szkła hartowanego, ponieważ można je bezpiecznie rozbić, aby umożliwić dostęp i wyciąganie pasażerów w wypadku, jeśli drzwi są zablokowane lub niedostępne.


21
+1 dobra odpowiedź! Jedyne, co chciałbym do tego dodać, to właściwości środowiskowe, w szczególności degradacja polimerów przez promieniowanie UV (zmieniają kolor na żółty i pękają) oraz pełzanie i zwiotczenie po podwyższonych temperaturach. Oba można złagodzić, ale nie można im całkowicie zapobiec w nagłym świetle słonecznym. Szkło na bazie krzemionki nie cierpi na żaden problem w ludzkich skalach czasowych.
wwarriner

1
Wybacz naiwne pytanie, ale w jaki sposób szkło laminowane zapobiega wprowadzeniu wspomnianego przez ciebie problemu, że ma bardziej zarysowalną, mniej odporną na warunki atmosferyczne powierzchnię? Czy szkło hartowane lub laminowane jest powszechnie stosowane w nowoczesnym budownictwie?
user568458

1
Pozostałe warstwy są ze szkła, więc zachowana jest twarda powierzchnia, jest to zasadniczo warstwa tworzywa sztucznego umieszczona pomiędzy dwiema cienkimi warstwami szkła. Wewnętrzna warstwa może mieć również inne folie, aby zapewnić odcienie lub kontrolować odblask itp. Szkło hartowane jest szeroko stosowane w szczególności do szklanych drzwi. Zastosowanie będzie zależeć od konkretnych decyzji projektowych i lokalnych przepisów budowlanych, ale okna w „wieżowcach” najprawdopodobniej będą wykonane ze szkła laminowanego.
Chris Johns

1
@starrise „Szkło na bazie krzemionki nie cierpi na żaden problem w ludzkich skalach czasowych” - może, a może nie: rozważ fioletowe okna w dzielnicy Beacon Hill w Bostonie.
davidbak

Zgrabne odkrycie. Wydaje mi się, że niektóre epoki szklanych butelek również mogą zmienić kolor na niebieski / zielony w świetle słonecznym. Podejrzewam, że moje oświadczenie powinno zostać zmienione i zastąpić je „właściwie wyprodukowanym nowoczesnym szkłem okiennym”. libanswers.cmog.org/mobile.php?action=5&qid=283712
wwarriner

41

Oto plastikowe okno (najprawdopodobniej z PMMA) na łodzi, po zaledwie 37 latach.

wprowadź opis zdjęcia tutaj

Oprócz oczywistych rys, na zewnętrznej powierzchni pojawiło się zmętnienie: być może z powodu degradacji spowodowanej promieniowaniem UV i (w kierunku końca LH) widać sześcianowy wzór pęknięć naprężeniowych, przypominający raczej hartowaną szybę przednią po uderzeniu kamykiem to.

Naprawdę nie możesz powiedzieć, na co patrzysz.

W tym zastosowaniu okno PMMA jest nadal najlepszym rozwiązaniem, a nie trudność dopasowania szklanego okna do krzywej kadłuba. Ale pokazuje ograniczenia w porównaniu do szkła, które pozostaje użyteczne przez wieki.

Jeśli chodzi o wymianę szklanych okien, koszt specjalisty będzie wysoki dla każdego rodzaju naprawy w dowolnej technologii.

Ale nieobecne niestandardowe krzywe, surowiec (szkło) jest tani: około 1 funta / stopę kwadratową, znacznie tańszy niż pleksiglas lub poliwęglan i znacznie łatwiejszy i szybszy do cięcia. (Oglądanie profesjonalnego wykorzystania specjalnych właściwości pękania szkła jest imponujące. Kontrast z trudnością cięcia pleksiglasu lub poliwęglanu!)


5
Każde okno tak cienkie jak butelka z napojem nie przetrwa zimy, a jeśli jest tak łatwe do wymiany jak mycie, nie jest dobrze przymocowane ani uszczelnione - LUB to bardzo imponująca rama! (Metal był w porządku: farba była tanią farbą do użytku domowego w wilgotnym otoczeniu, oryginalna podszewka - więcej plastiku - już dawno umarła)
Brian Drummond

3
To świetna odpowiedź. Osobiście mam wystarczająco dużo czasu, aby uszczelnić okna i drzwi w domu, gdy (jak teraz) tymczasowo na zewnątrz są jednocyfrowe. Myślę, że poświęcisz skuteczność takiego uszczelnienia, jeśli uczynisz szybę łatwą do wymiany, bez względu na to, jak dobry jest twój projekt. Jest powód, dla którego wciąż uszczelniamy nasze wanny, zlewy, parapety itp. Na przykład za pomocą uszczelki lub silikonu.
trpt4him

1
@LocalFluff: następnie możesz zademonstrować ten pomysł za pomocą taniej folii z tworzywa sztucznego i dowolnej wybranej ramy zewnętrznej, nałożonej na istniejące okna i ramy. Jeśli uda ci się przetrwać 5 lub 10 lat, bez zaparowania, braku wycieków wody, taniej i łatwej wymiany (nawet na górze), możesz być na czymś.
Brian Drummond

1
Jestem ciekawy, jak to okno zareaguje na opalarkę. Podejrzewam, że to naprawi, ale jest duża szansa, że ​​zrobi to dokładnie odwrotnie.
Dewi Morgan

1
@DewiMorgan Heat gun może usunąć zmętnienie (jeśli masz szczęście i nie stopić powierzchni) i może w pewnym stopniu wygładzić zadrapania, ale nie widzę, aby powodował pęknięcia naprężeniowe (przez wnętrze materiał) każdy towar.
Brian Drummond,

29

Jakie są wymagania dotyczące szyb okiennych?

  • Odporność na wilgoć
  • Odporność na promieniowanie UV
  • Odporność na środki czyszczące
  • Bardzo wysoka transmisja w widmie widzialnym
  • (Jest o wiele więcej, z technicznego punktu widzenia)

Większość przezroczystych tworzyw sztucznych nie jest wystarczająco odporna. Pleksiglas jest przykładem, który spełnia wymagania wystarczające do takiego zastosowania. Zobacz broszurę evonic , która gwarantuje 30 lat bez zauważalnego żółknięcia.

Największym problemem związanym z PMMA do użytku domowego jest jego „miękkość” (bardziej podatna na zarysowania) i mierna odporność na środki czyszczące w porównaniu ze szkłem. Obecnie istnieje wiele różnych smaków PMMA i możesz pokryć arkusz z pleksiglasu, aby był bardziej trwały.

PMMA ma wiele zalet w stosunku do szkła sodowo-wapniowego :

  • Wyższa transmisja w widmie widzialnym
  • Niższa gęstość
  • Łatwiejsze przetwarzanie
  • ...

W tej chwili prawdopodobnie nie jest wystarczająco opłacalny, aby uczynić PMMA tak odpornym jak szkło do zastosowania jako szkło okienne (do użytku domowego !, PMMA jest stosowany w wielu różnych zastosowaniach jako lepsza alternatywa dla klasycznego szkła nieorganicznego). To może się zmienić w najbliższej przyszłości, w miarę postępu materiałoznawstwa i przemysłu przezroczystych tworzyw sztucznych.


6
Myślę, że odporność na zarysowania jest funkcją zabójczą. Używam plastikowych soczewek na moich okularach perscription dla odporności na strzaskanie, ale ostatecznie soczewki stają się tak porysowane. Powłoki również ostatecznie pękają w miarę zmian temperatury. W praktyce kiedykolwiek wybiłem tylko jedno okno w moim życiu, nawet z powodu przesunięcia elementu budynku.
joojaa,

Mogę sobie wyobrazić wymianę zewnętrznego plastikowego okna bez większych kosztów i problemów niż czyszczenie szklanego okna. Jak taśma lub zasłona. Nakładam jakiś wosk na szyby samochodu, aby zapobiec przyklejaniu się do nich brudu. Efektywność kosztowa powinna przynieść korzyści skali, biorąc pod uwagę liczbę miliardów okien na świecie.
LocalFluff

14

Zrobiłem okna z pleksiglasu na potrzeby oficyny. Mogłem je obrabiać do pożądanego kształtu i były lekkie. Odkryłem jednak, że rzeczywiście łatwo się drapią: próbując tylko zdjąć papier ochronny, zeskrobałem i stopiłem plastik.

Chcemy twardych okien do domów i budynków podstawowych. Tak więc to, co opisujesz, zajęłoby się laminatami stosowanymi w samochodach. Jestem pewien, że możesz to kupić. Ale większość ludzi uważa, że ​​posiadanie okiennic jest tańsze i zadowalające, jeśli zła pogoda może spowodować stłuczenie, wraz z gwarancją pęknięcia i ubezpieczeniem, lub taniością wymiany szyb z gładkiego szkła.

Istnieją przepisy dotyczące wymagania szkła hartowanego do niektórych okien, do których dziecko może wpaść. Szkło hartowane ogólnie odnosi się do zagrożeń, które podnosisz. Nie wiem o przepisach dotyczących szklanych wieżowców, w których trzęsienia ziemi są podatne, ale założę się, że nie spadają, nawet wstrząśnięte, ponieważ są zawieszone i mogą poruszać się niezależnie.


8

Po kilku badaniach

używamy szklanych okien, ponieważ były używane tradycyjnie. W rzeczywistości istnieją plastikowe okna . Chociaż większość z nas może potrzebować czasu, aby się do tego dostosować.

Powody, dla których warto rozważyć szklane okna to:

  • Do 80% całego szkła z odzysku można odzyskać.

  • Szkło z recyklingu zużywa o 40% mniej energii niż produkcja nowego szkła.

  • Recykling nie wpływa na jakość ani strukturę szkła, a podczas jego recyklingu nie powstają toksyny.

Odniesienie

Dostępność okien plastikowych


Myślę, że recykling to kolejny argument przeciwko szklanym oknom. Kilka razy okno mi się zepsuło i skontaktowanie się ze specjalistą w celu ponownej instalacji było kosztowne. Ale zużyłem tysiące plastikowych przezroczystych butelek po napojach i żadna z nich nigdy się nie zepsuła. Nie słyszałem też o nikim, kto zostałby ranny przez plastikową butelkę. Istnieje skomplikowany system recyklingu konsumenckiego butelek PET, ich topienie i reformowanie, chociaż tak naprawdę trzeba je tylko czyścić i napełniać, ponieważ są praktycznie nietłukące.
LocalFluff

3
@LocalFluff ive również odzyskał wiele szklanych butelek i większość z nich nie pękła. Zniszczyłem także okno z pleksiglasu, które również wymagało specjalisty, który był trudny do znalezienia, a nawet droższy niż szklane. Również szkło ma prawie nieskończoną zdolność do recyklingu, co oznacza, że ​​nie ulega degradacji podczas recyklingu.
joojaa

1
@LocalFluff, ponowne oszklenie szklanego okna (przynajmniej tradycyjnego z drewnianymi ramami) jest czymś, czego każdy może nauczyć się robić w ciągu około godziny. Jak myślisz, dlaczego naprawa szklanego okna wymaga więcej specjalisty niż naprawy plastikowego?
Photon

2
@LocalFluff: PET nie tworzy dobrych okien, a PMMA nie jest łatwy do recyklingu.
MSalters

1
Zainstalowałem zarówno szklane, jak i plastikowe okna (plastikowe dla bezpieczeństwa, szklane dla trwałości i przejrzystości) i odkryłem, że szkło jest łatwiejsze do pracy. Poliwęglan wymaga specjalnego brzeszczotu lub dużej ilości smaru łokciowego z narzędziem do nacinania i bardzo łatwo jest go zniszczyć lub zarysować.
Adam Brown


3

Pomijając twardość, wpływ warunków atmosferycznych (np. Opady deszczu, śniegu, gradu, wahania temperatury i wilgotności itp.) Oraz degradację UV należy oczywiście wziąć pod uwagę w przypadku okien. Ogólnie szkło jest znacznie bardziej odporne na takie skutki w porównaniu z tworzywami sztucznymi.

Istnieje również coś, co nazywa się pełzaniem, czyli zasadniczo zależnym od czasu odkształceniem w długich czasach (miesiącach lub latach). Być może widziałeś to, jeśli długo pozostawiłeś coś ciężkiego na kartonie. Tworzywa sztuczne pełzają dość łatwo. Nie wiem, czy rzeczywiście byłby to poważny problem dla zwykłego okna prostopadłego do ziemi, ale może nie być dobre dla okna, które będzie przenosić obciążenia statyczne.

Tworzywa wybielają się również z powodu deformacji. Mogą również odbarwić.

Oczywiście właściwości te można modyfikować (do pewnego stopnia) za pomocą różnych dodatków.


0

Plastik nie jest używany do okien, głównie dlatego, że nie jest trwały, w rzeczywistości:

  • jest degradowany przez promieniowanie UV, które niszczy wiązania atomowe, dając matową i cieńszą (i kruchą) powierzchnię, co nie jest tak pożądane dla okna;

  • z uwagi na poprzedni punkt tworzywo sztuczne wytwarza mikro- i nanocząstki, które dyfundują do wnętrza domu, a ich wdychanie nie jest zdrowe;

  • jest mniej twardy niż szkło, dzięki czemu można go łatwo zarysować za pomocą szerokiej gamy materiałów;

  • jest łatwopalny (!) i może wytwarzać dioksyny podczas spalania (szczególnie jeśli zawiera w swojej strukturze atomy chloru), niezwykle toksyczny i rakotwórczy związek.

Co więcej, szkło jest w stanie osłonić około 10% promieniowania słonecznego i prawie 100% promieniowania podczerwonego (emitowanego przez ludzkie ciało jako ciepło), dlatego jest silnym materiałem izolacyjnym, który pomaga utrzymać twój dom względnie świeży w lecie i ciepły w zimie .

Korzystając z naszej strony potwierdzasz, że przeczytałeś(-aś) i rozumiesz nasze zasady używania plików cookie i zasady ochrony prywatności.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.