Por que ainda existem janelas de vidro? (Por que eles não foram substituídos por plásticos?)

O vidro é frágil e pouco prático para transportar, instalar e reparar. Pior ainda, o vidro mata e magoa as pessoas quando quebra. Cair nas ruas como guilhotinas durante terremotos e ataques a bomba. Durante as guerras, as pessoas colocam fita adesiva nas janelas para evitar estilhaços. Quando o meteoro explodiu sobre Chelyabinsk, as pessoas se machucaram ao ficarem dentro de uma janela, observando o céu quando a onda de choque as atingiu.

Existem plásticos perfeitamente transparentes, por exemplo, o material PET usado para fazer garrafas de coca-cola. Por que as janelas não são feitas com isso em vez de vidro (cerâmica frágil)? Parece ser muito mais barato, mais seguro e mais prático de manusear. Existe alguma vantagem em fazer janelas de vidro? É uma ideia de negócio de bilhões de dólares e, se sim, por que ninguém percebeu ainda?

Há duas razões principais pelas quais o vidro ainda é preferido em relação ao PMMA.

O primeiro é a durabilidade. Desde que não esteja quebrado, o vidro de uma janela pode durar facilmente centenas de anos em boas condições. Em particular, é muito mais resistente a arranhões do que plásticos comparáveis ​​e não está realmente sujeito a muita degradação ambiental. As janelas são muito propensas a arranhar quando são lavadas, pois acumulam pequenas partículas de areia na superfície, que são esfregadas ao redor da superfície durante a limpeza. Mesmo com revestimentos resistentes a riscos, nenhum plástico transparente chega perto da dureza do vidro.

A maioria dos óculos também é muito mais resistente à degradação ambiental da luz solar e de vários produtos químicos no ambiente. Até os plásticos mais resistentes começam a descolorir e se tornar quebradiço com o tempo.

O segundo fator é a rigidez. O vidro possui um módulo de Young muito maior que o PMMA. Em garrafas, etc., que são reforçadas por sua forma, isso não importa muito, mas, como as janelas tendem a ser grandes, planas, a rigidez dos painéis finos é um grande problema, afetando a capacidade de serem seladas em seus quadros e em suas propriedades ópticas. Portanto, uma janela de plástico precisaria ser substancialmente mais espessa do que uma de vidro para ter a mesma rigidez com consequências para a qualidade e o custo ópticos.

Também pode haver problemas com a permeabilidade ao gás no contexto de janelas com vidros duplos.

Além disso, muitas das preocupações de segurança levantadas na questão são tratadas por vidro laminado e temperado. O vidro temperado é tratado termicamente para controlar as tensões internas, tornando-o significativamente mais forte do que o vidro flutuante, com o benefício adicional de que, se quebrar a placa inteira, fraturará em pequenos grânulos, em vez de fragmentos afiados. O vidro laminado consiste em uma camada alternada de vidro e um filme de polímero, produzindo uma chapa composta com alta resistência e tenacidade, potencialmente ao ponto em que pode ser útil à prova de balas.

Outro aspecto é que as janelas laterais e traseiras dos veículos geralmente precisam ser feitas de vidro temperado por razões de segurança, pois podem ser quebradas com segurança para permitir o acesso e a extração de passageiros em um acidente, se as portas estiverem atoladas ou inacessíveis.

Aqui está uma janela de plástico (provavelmente PMMA), em um barco, depois de apenas 37 anos.

Além dos arranhões óbvios, a superfície externa desenvolveu uma nebulosidade: possivelmente devido à degradação devido à luz UV, e (no final do LH), você pode ver um padrão de cubo de rachaduras por estresse, como um pára-brisa de vidro temperado após um golpe de seixo isto.

Você realmente não pode dizer o que está vendo através dele.

Nesta aplicação, uma janela de PMMA ainda é a melhor solução, e não a dificuldade de fazer uma janela de vidro se ajustar à curva do casco. Mas mostra as limitações em relação ao vidro, que permanece utilizável por séculos.

Quanto à substituição das janelas de vidro, o custo de um especialista será alto para qualquer tipo de reparo em qualquer tecnologia.

Porém, na ausência de curvas personalizadas, a matéria-prima (vidro) é barata: cerca de £ 1 / pé quadrado, muito mais barata que perspex ou policarbonato e muito mais fácil e rápida de cortar. (Ver um profissional explorar as propriedades especiais de fratura do vidro é impressionante. Contraste com a dificuldade de cortar perspex ou policarbonato!)

Quais são os requisitos para o vidro de janela?

• Resistência à umidade
• Resistência à radiação UV
• Resistência a agentes de limpeza
• Transmissão muito alta no espectro visível
• (Há muito mais, do ponto de vista da engenharia)

A maioria dos plásticos transparentes não é resistente o suficiente. O plexiglas é um exemplo que preenche os requisitos suficientes para ser usado dessa maneira. Veja este folheto da evonic, onde eles garantem 30 anos sem amarelar.

O maior problema do PMMA para uso doméstico é sua "suavidade" (mais propensa a arranhões) e resistência medíocre aos agentes de limpeza em comparação ao vidro. Agora, existem muitos sabores diferentes do PMMA, e você pode revestir uma folha de acrílico para torná-la mais durável.

O PMMA tem muitas vantagens sobre o vidro com soda e cal :

• Maior transmissão no espectro visível
• Densidade mais baixa
• Processamento mais fácil
• ...

No momento, provavelmente não é econômico o suficiente para tornar o PMMA tão resistente quanto o vidro para uso como o vidro das janelas (para uso doméstico !, o PMMA é usado em muitas aplicações diferentes como uma alternativa melhor ao vidro inorgânico clássico). Isso pode mudar em um futuro próximo, à medida que a ciência dos materiais e a indústria de plásticos transparentes progridem.

Na verdade, eu fiz janelas de acrílico para um anexo. Eu poderia trabalhar com eles da forma que eu queria e eles eram leves. No entanto, descobri que eles realmente arranham com facilidade: tentando tirar o papel protetor, raspei e derretei o plástico.

Queremos janelas duras para casas e prédios principais. Então, o que você descreve seria tratado por laminados, como usado em automóveis. Tenho certeza que você pode comprar isso. Mas a maioria das pessoas acham que tem persianas para ser mais barato e satisfatório se o tempo severo pode causar a ruptura, juntamente com garantia de ruptura e de seguros, ou o baixo custo da substituição simples painéis de vidro.

Existem regulamentos para a exigência de vidro temperado em algumas janelas em que uma criança pode cair. O vidro temperado geralmente aborda os perigos que você aumenta. Não sei sobre as regulamentações para arranha-céus de vidro onde os terremotos são propensos, mas aposto que eles não caem, mesmo que sejam abalados porque estão pendurados e podem se mover de forma independente.

Depois de alguma pesquisa,

estamos usando janelas de vidro como eram usadas tradicionalmente. Na verdade, existem janelas de plástico . Embora possa levar tempo para a maioria de nós se adaptar a ela.

Embora as razões para considerar as janelas de vidro sejam:

• Até 80% de todo o vidro reciclado pode ser recuperado.

• O vidro reciclado consome 40% menos energia do que a fabricação de vidro novo.

• A reciclagem não compromete a qualidade ou a estrutura do vidro e nenhuma toxina é produzida em sua reciclagem.

Referência

Availablity janelas de plástico

Outra questão é que o coeficiente de expansão térmica de muitos plásticos é superior ao do vidro de janela. As molduras para janelas de plástico teriam que ser capazes de acomodar mais expansão / contração do que aquelas para janelas de vidro.

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

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

Dureza à parte, os efeitos do tempo (por exemplo, chuva, neve, granizo, variações de temperatura e umidade, etc.) e a degradação UV são obviamente importantes a considerar nas janelas. Em geral, o vidro é muito mais resistente a esses efeitos em comparação aos plásticos.

Há também algo chamado fluência, que é essencialmente deformação dependente do tempo durante longos períodos (meses ou anos). Você pode ter visto isso se já deixou algo pesado em uma caixa de papelão por um longo tempo. Os plásticos rastejam com bastante facilidade. Não sei se isso realmente seria um grande problema para uma janela normal perpendicular ao solo, mas pode não ser bom para uma janela que carregará cargas estáticas.

Os plásticos também embranquecem devido à deformação. Eles também podem descolorir.

Obviamente, essas propriedades são modificáveis ​​(até certo ponto) através de vários aditivos.

O plástico não é usado para janelas, principalmente porque não é durável; de fato:

• é degradada pela radiação UV, que quebra as ligações atômicas, produzindo uma superfície mate e fina (e frágil), pouco desejável para uma janela;

• por causa do ponto anterior, o plástico gera micro e nanopartículas que se difundem dentro da casa e inalá-las não é saudável;

• é menos duro que o vidro e pode ser facilmente arranhado com uma variedade maior de materiais;

• é inflamável (!) e pode produzir dioxina à medida que é queimada (especialmente se contiver átomos de cloro em sua estrutura), um composto extremamente tóxico e cancerígeno.

Além disso, o vidro é capaz de proteger aproximadamente 10% da radiação solar e quase 100% da radiação infravermelha (emitida pelo corpo humano como calor), por isso é um poderoso material isolante, que ajuda a manter sua casa relativamente fresca no verão e quente no inverno .