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

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?

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.

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

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!)

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.

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.

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

Inną kwestią jest to, że współczynnik rozszerzalności cieplnej wielu tworzyw sztucznych jest wyższy niż w przypadku szyb okiennych. Ramy do okien plastikowych musiałyby być w stanie wytrzymać większe rozszerzenie / kurczenie niż w przypadku okien szklanych.

http://www.eplastics.com/Plastic/plastics_library/Coefficients-of-Thermal-Expansions-of-Plexiglass

http://www.sdplastics.com/acryliteliterature/1121DFFPhysicalProperties%5B1%5D.pdf

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.

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 .