Почему стеклянные окна все еще существуют? (Почему они не были заменены пластиком?)

74

Стекло хрупкое и непрактичное для транспортировки, установки и ремонта. Еще хуже, когда стекло разбивается, оно убивает и ранит людей. Падение на улицы подобно гильотинам во время землетрясений и бомбежек. Во время войн люди ставят ленту на окна, чтобы не разбить их. Когда тот метеор взорвался над Челябинском, люди пострадали, стоя внутри окна и наблюдая за небом, когда ударная волна ударила их.

Есть совершенно прозрачные пластмассы, например, ПЭТ материал, используемый для изготовления бутылок кока-колы. Почему окна не сделаны из стекла вместо стекла (хрупкая керамика)? Кажется, это намного дешевле, безопаснее и практичнее в обращении. Есть ли какое-то преимущество в том, чтобы делать окна из стекла? Это бизнес-идея на миллиард долларов, и если так, то почему никто еще не осознал это?

LocalFluff
источник
19
Если вы хотите заново изобрести архитектуру, чтобы она могла справиться с бомбардировками, войнами и метеоритами в качестве типичных случаев использования, как насчет воспламеняемости пластмасс?
Хаген фон Айцен
24
Стекло крепче, чем вы думаете. Учтите, что бутылка пива, как известно, сильнее человеческого черепа. Хрупкость - это часть «стоимости», которую приходится платить за твердость - в основном, стекло либо будет в основном не подвержено стрессу, либо полностью разрушится. (Там, где пластмасса может царапаться, изгибаться, сгибаться и т. Д.) Бросить стекло из-за этих режимов отказа, а не обращаться непосредственно к ним, - все равно, что выбросить ребенка из воды.
миллимус
15
@millimoose >, так как вы можете положить свои руки в духовку, которая горячее, чем на несколько секунд, расплавленный пластик будет передавать тепло гораздо эффективнее, чем горячий воздух. Он имеет дополнительный «бонус», вероятно, прилипания к вашей коже.
Боб
5
Существует также мнение, что в чрезвычайной ситуации вы можете разбить домашнее стеклянное окно, ударяя его по стулу, чтобы обеспечить путь к выходу или, по крайней мере, доступ к свежему воздуху. В этом случае риск порезов от битого стекла, вероятно, все еще приемлем, если альтернатива умирает от вдыхания дыма.
Крис Джонс
6
Есть проблема, о которой я не вижу, чтобы о ней говорили. Окна уже являются ключевым моментом в домах, где теряется изоляция (и, следовательно, энергия и деньги тратятся впустую). Имеют ли потенциально пластиковые окна такие же свойства с точки зрения теплообмена, как и их стеклянные аналоги?
PVAL

Ответы:

106

Есть две основные причины, по которым стекло все еще предпочитают, например, ПММА.

Первое - это долговечность. Пока оно не разбито, стекло в окне может легко прослужить сотни лет в хорошем состоянии. В частности, он намного более устойчив к царапинам, чем сопоставимые пластмассы, и на самом деле не подвержен значительному ухудшению окружающей среды. Окна очень подвержены царапинам при стирке, так как на их поверхности накапливаются мелкие частицы песка, которые растираются по поверхности во время чистки. Даже с покрытием, устойчивым к царапинам, прозрачная пластмасса не может приблизиться к твердости стекла.

Большинство очков также намного более устойчивы к ухудшению окружающей среды от солнечного света и различных химических веществ в окружающей среде. Даже самые стойкие пластмассы со временем начинают обесцвечиваться и становиться хрупкими.

Второй фактор - это жесткость. Стекло имеет гораздо более высокий модуль Юнга, чем ПММА. В бутылках и т. Д., Которые усилены своей формой, это не имеет большого значения, но, поскольку окна имеют тенденцию быть большими, жесткость плоских тонких панелей является большой проблемой, влияющей на их способность запечатываться в рамы и их оптические свойства. Таким образом, пластиковое окно должно быть значительно толще стеклянного, чтобы иметь такую ​​же жесткость с последствиями для оптического качества и стоимости.

Также могут быть проблемы с газопроницаемостью в контексте окон с двойным остеклением.

Кроме того, многие вопросы безопасности, поднятые в этом вопросе, решаются с помощью ламинированного и закаленного стекла. Закаленное стекло подвергается термообработке для контроля внутренних напряжений, что делает его значительно более прочным, чем флоат-стекло, с дополнительным преимуществом, которое заключается в том, что, если оно разрушит всю пластину, она разламывается на мелкие гранулы, а не на острые осколки. Многослойное стекло состоит из чередующегося слоя стекла и полимерной пленки, образуя композитный лист с очень высокой прочностью и ударной вязкостью, потенциально до такой степени, что он может быть практически пуленепробиваемым.

Другим аспектом этого является то, что боковые и задние окна в транспортных средствах часто должны быть изготовлены из закаленного стекла в целях безопасности, поскольку их можно безопасно разбить, чтобы обеспечить доступ и извлечение пассажиров в случае аварии, если двери заклинивают или недоступны.

Крис Джонс
источник
21
+1 хороший ответ! Единственное, что я хотел бы добавить к этому - это экологические свойства, в частности, ультрафиолетовое разложение полимеров (они желтеют и растрескиваются), а также ползучесть и провисание от повышенных температур. И то, и другое можно смягчить, но нельзя полностью предотвратить на открытом солнечном свете. Стекло на основе диоксида кремния не испытывает никаких проблем в человеческом масштабе времени.
wwarriner
1
Простите за наивный вопрос, но как многослойное стекло позволяет избежать проблемы, о которой вы упомянули, из-за более царапаемой, менее защищенной от атмосферных воздействий поверхности? Также закаленное или многослойное стекло широко используется в современном строительстве?
user56reinstatemonica8
1
Остальные слои - стекло, поэтому твердая поверхность сохраняется, по сути, это слой пластика, зажатый между двумя тонкими слоями стекла. Внутренний слой может также иметь другие пленки для придания оттенков или контроля отражательной способности и т. Д. Закаленное стекло широко используется, в частности, для стеклянных дверей. Использование будет зависеть от конкретных дизайнерских решений и местных строительных норм, но окна в «небоскребах», скорее всего, будут из многослойного стекла.
Крис Джонс,
1
@starrise "Стекло на основе диоксида кремния не страдает ни от каких проблем в человеческом масштабе времени" - может быть, может быть, нет: рассмотрите фиолетовые окна в окрестности Бостона Бикон-Хилл.
Давидбак
Я обнаружил, что аккуратная находка напоминает, что некоторые эпохи стеклянных бутылок могут становиться сине-зелеными на солнце. Я полагаю, что мое заявление должно быть изменено так, чтобы вместо него было указано «правильно изготовленное современное оконное стекло». libanswers.cmog.org/mobile.php?action=5&qid=283712
wwarriner
41

Вот пластиковое (скорее всего, ПММА) окно в лодке, спустя всего 37 лет.

введите описание изображения здесь

В дополнение к очевидным царапинам на внешней поверхности образовалась облачность: возможно, из-за деградации из-за ультрафиолетового излучения и (ближе к концу LH) вы можете увидеть кубический рисунок трещин под напряжением, скорее как закаленное стекло на лобовом стекле после удара галькой Это.

Вы действительно не можете сказать, что вы смотрите через это.

В этом приложении окно PMMA по-прежнему является лучшим решением, а не трудностью приведения стеклянного окна в соответствие с изгибом корпуса. Но это показывает ограничения по сравнению со стеклом, которое остается пригодным для использования на протяжении веков.

Что касается замены стеклянных окон, то затраты специалиста будут высоки на любой вид ремонта по любой технологии.

Но при отсутствии пользовательских кривых сырье (стекло) дешево: около 1 фунта / кв. Фут, намного дешевле, чем перспекс или поликарбонат, и его намного проще и быстрее резать. (Наблюдение за профессиональным использованием специальных свойств разрушения стекла впечатляет. Контраст с трудностью резки плексигласа или поликарбоната!)

Брайан Драммонд
источник
5
Любое окно, тонкое, как бутылка содовой, не переживет зиму, и если его так же легко заменить, как мытье, оно не будет хорошо закреплено или запечатано - ИЛИ это очень впечатляющая оконная рама! (Металл был в порядке: краска была дешевой бытовой краской во влажной среде, оригинальная облицовка - больше пластика! - давно умерла)
Брайан Драммонд
3
Это отличный ответ. Лично мне тяжело пытаться держать дома и окна закрытыми, когда (например, сейчас) температура на улице однозначная. Я думаю, что вы жертвуете эффективностью такого уплотнения, если делаете панель легко заменяемой, независимо от того, насколько хорош ваш дизайн. Есть причина, по которой мы все еще запечатываем наши ванны, раковины, пороги и т. Д., Например, с помощью герметика или силикона.
trpt4him
1
@LocalFluff: тогда вы можете продемонстрировать эту идею с помощью недорогой пластиковой пленки и любой выбранной вами внешней рамки, примененной поверх существующих окон и рам. Если вы можете выжить в течение 5 или 10 лет, без запотевания, утечки воды, дешевой и простой замены (даже наверху), вы можете что-то предпринять.
Брайан Драммонд
1
Мне любопытно, как это окно отреагирует на тепловую пушку. Я подозреваю, что это все исправит, но есть большая вероятность, что все будет наоборот.
Деви Морган
1
@DewiMorgan Тепловая пушка может очистить облачность (если вам повезет и вы не растопите поверхность) и, возможно, до некоторой степени сгладить царапины, но я не вижу, чтобы это делало трещины от напряжения (прямо через внутреннюю часть материал) любой хороший.
Брайан Драммонд
29

Каковы требования к оконному стеклу?

  • Стойкость к влаге
  • Стойкость к УФ-излучению
  • Стойкость к чистящим средствам
  • Очень высокая пропускная способность в видимом спектре
  • (Есть еще много, с инженерной точки зрения)

Большинство прозрачных пластиков недостаточно прочны. Оргстекло является одним из примеров, который отвечает требованиям, достаточным для использования таким образом. Смотрите эту брошюру от evonic, где они гарантируют вам 30 лет без заметного пожелтения.

Самая большая проблема с ПММА для домашнего использования - это его «мягкость» (более подверженная царапинам) и посредственная устойчивость к чистящим средствам по сравнению со стеклом. Теперь есть много разных вкусов ПММА, и вы можете покрыть лист оргстекла, чтобы сделать его более долговечным.

ПММА имеет много преимуществ перед натриево-кальциевым стеклом :

  • Более высокое пропускание в видимом спектре
  • Низкая плотность
  • Более простая обработка
  • ...

Это на данный момент , вероятно , просто не стоит достаточно эффективным , чтобы сделать ПММУ , как упругий , как стекло для использования в качестве оконного стекла (для домашнего использования !, ПММА является используется во многих различных применениях в качестве лучшей альтернативы классического неорганического стекла). Это может измениться в ближайшем будущем по мере развития материаловедения и индустрии прозрачных пластмасс.

Джон Х.К.
источник
6
Я думаю, что устойчивость к царапинам является убийцей. Я использую пластиковые линзы на очках для защиты от осколков, но в конечном итоге линзы так поцарапаны, как бейоны. Покрытия также со временем будут разрушаться при изменении температуры. На практике я когда-либо разбивал только одно окно в моей жизни, даже из-за сдвига элементов здания.
joojaa
Я могу представить себе замену внешнего пластикового окна без больших затрат или проблем, чем очистка стеклянного окна. Как лента или занавес. Я положил на окна своего автомобиля какой-то воск, чтобы грязь не прилипла к ним. Экономическая эффективность должна сопровождаться эффектом масштаба, учитывая, сколько в мире существует миллиардов окон.
LocalFluff
14

Я на самом деле сделал окна из оргстекла для пристройки. Я мог сделать их в нужной форме, и они были легкими. Однако я обнаружил, что они действительно легко царапаются: просто пытаясь снять защитную бумагу, я одновременно соскреб и расплавил пластик.

Мы хотим жесткие окна для домов и первичных зданий. То, что вы описываете, будет рассмотрено с помощью ламинатов, используемых в автомобилях. Я уверен, что вы можете купить это. Но большинство людей считают наличие жалюзи более дешевым и удовлетворительным, если суровая погода может вызвать поломку, а также гарантию поломки и страховку или дешевизну замены обычных стеклянных панелей.

Существуют правила, предписывающие требовать закаленное стекло для некоторых окон, в которые может попасть ребенок. Закаленное стекло в целом устраняет опасности, которые вы поднимаете. Я не знаю о правилах для стеклянных небоскребов, где вероятны землетрясения, но держу пари, что они не упадут, даже если их сотрясут, потому что они подвешены и могут двигаться независимо.

JDługosz
источник
8

После некоторых исследований,

мы используем стеклянные окна, как это было традиционно. На самом деле пластиковые окна существуют . Хотя большинству из нас может потребоваться время, чтобы приспособиться к нему.

В то время как причины для рассмотрения стеклянных окон:

  • Можно утилизировать до 80% всего вторичного стекла.

  • Вторичное стекло потребляет на 40% меньше энергии, чем производство нового стекла.

  • Переработка не ставит под угрозу качество или структуру стекла, и при его переработке не образуются токсины.

Ссылка

Пластиковые окна доступны

Fennekin
источник
Я на самом деле думаю, что переработка является еще одним аргументом против стеклянных окон. Пару раз для меня разбивалось окно, и было дорого вызывать специалиста для переустановки нового. Но я съел тысячи пластиковых прозрачных бутылок содовой, и ни одна из них не сломалась. Также я не слышал, чтобы кто-нибудь когда-нибудь пострадал от пластиковой бутылки. Существует сложная система вторичной переработки ПЭТ-бутылок, их плавления и реформинга, хотя на самом деле их нужно только чистить и пополнять, поскольку они практически не ломаются.
LocalFluff
3
@LocalFluff Ive также утилизировал много стеклянных бутылок, и большинство из них не разбилось. Я также разбил окно из плексигласа, которое также нуждалось в специалисте, которого было трудно найти и даже дороже, чем стеклянные окна. Также стекло имеет практически бесконечную пригодность для повторного использования, то есть оно не разрушается при переработке.
joojaa
1
@LocalFluff, реставрация стеклянного окна (по крайней мере, традиционного деревянного каркаса) - это то, что любой может научиться делать за час или около того. Как вы думаете, почему ремонт стеклянного окна требует больше специалистов, чем ремонт пластикового?
Фотон
2
@LocalFluff: PET не создает хороших окон, а PMMA нелегко перерабатывать.
MSalters
1
Я установил как стеклянные, так и пластиковые окна (пластиковые для безопасности, стеклянные для прочности и прозрачности), и я обнаружил, что стекло легче в работе. Поликарбонат нуждается в специальном пильном полотне или большом количестве локтевой смазки с помощью инструмента для подрезки, и его действительно легко испортить или поцарапать.
Адам Браун
6

Другая проблема заключается в том, что коэффициент теплового расширения многих пластиков выше, чем у оконных стекол. Рамы для пластиковых окон должны были бы выдерживать большее расширение / сжатие, чем рамы для стеклянных окон.

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

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

r1677301k
источник
3

Помимо жесткости, погодные эффекты (например, от осадков, снега, града, изменений температуры и влажности и т. Д.) И ухудшение УФ-излучения, конечно, важно учитывать для окон. В целом, стекло гораздо более устойчиво к таким воздействиям, чем пластмассы.

Существует также нечто, называемое ползучесть, которая по существу зависит от времени деформации в течение длительного времени (месяцы или годы). Возможно, вы видели это, если долго оставляли что-то тяжелое на картонной коробке. Пластик ползет довольно легко. Я не знаю, будет ли это серьезной проблемой для обычного окна, перпендикулярного земле, но оно может не подойти для окна, которое будет нести статические нагрузки.

Пластмасса также будет отбеливаться из-за деформации. Они также могут обесцветить.

Конечно, эти свойства могут быть модифицированы (в некоторой степени) с помощью различных добавок.

rsunds
источник
0

Пластик не используется для окон в основном потому, что он не долговечен, на самом деле:

  • он разрушается ультрафиолетовым излучением, которое разрушает атомные связи, образуя матовую и утонченную (и хрупкую) поверхность, что не очень желательно для окна;

  • из-за предыдущего пункта пластик генерирует микро- и наночастицы, которые диффундируют в дом, и вдыхание их вредно для здоровья;

  • это менее твердо чем стекло, тогда это может быть легко поцарапано с более широким разнообразием материалов;

  • он является легковоспламеняющимся (!) и может производить диоксин при сжигании (особенно, если он содержит атомы хлора в своей структуре), чрезвычайно токсичное и канцерогенное соединение.

Кроме того, стекло способно защищать примерно 10% солнечного излучения и почти 100% инфракрасного излучения (излучаемого организмом в виде тепла), поэтому оно является мощным теплоизоляционным материалом, который помогает сохранить ваш дом относительно свежим летом и теплым зимой ,

Cybex
источник