¿Por qué todavía existen ventanas de vidrio? (¿Por qué no han sido reemplazados por plásticos?)

El vidrio es frágil y poco práctico para transportar, instalar y reparar. Peor aún, el vidrio mata y lastima a las personas cuando se rompe. Caer a las calles como guillotinas durante terremotos y bombardeos. Durante las guerras, la gente pone cinta adhesiva en sus ventanas para evitar que se rompa. Cuando ese meteorito explotó sobre Chelyabinsk, la gente se lastimó al pararse dentro de una ventana mirando el cielo cuando la onda de choque los golpeó.

Hay plásticos perfectamente transparentes, por ejemplo, el material PET utilizado para hacer botellas de coca cola. ¿Por qué las ventanas no están hechas de eso en lugar de vidrio (cerámica frágil)? Parece ser mucho más barato, más seguro y más práctico de manejar. ¿Hay alguna ventaja para hacer ventanas de vidrio? ¿Es esta una idea de negocio de mil millones de dólares, y si es así, por qué nadie se ha dado cuenta todavía?

Hay dos razones principales por las que todavía se prefiere el vidrio en lugar de PMMA.

El primero es la durabilidad. Mientras no esté roto, el vidrio de una ventana puede durar fácilmente cientos de años en buenas condiciones. En particular, es mucho más resistente a los arañazos que los plásticos comparables y en realidad no está sujeto a una gran degradación ambiental. Las ventanas son muy propensas a rayarse cuando se lavan, ya que acumulan pequeñas partículas de arena en su superficie que se frotan alrededor de la superficie durante la limpieza. Incluso con revestimientos resistentes a los arañazos, ningún plástico transparente se acerca a la dureza del vidrio.

La mayoría de los vidrios también son mucho más resistentes a la degradación ambiental de la luz solar y de varios químicos en el ambiente. Incluso los plásticos más resistentes comienzan a decolorarse y a volverse frágiles con el tiempo.

El segundo factor es la rigidez. El vidrio tiene un módulo de Young mucho más alto que el PMMA. En las botellas, etc., que están rígidas por su forma, esto no importa mucho, pero como las ventanas tienden a ser grandes, la rigidez de los paneles planos y delgados es un gran problema, ya que afecta su capacidad para sellarse en sus marcos y sus propiedades ópticas. Por lo tanto, una ventana de plástico debería ser sustancialmente más gruesa que una de vidrio para tener la misma rigidez con consecuencias para la calidad óptica y el costo.

También puede haber problemas con la permeabilidad al gas en el contexto de ventanas de doble acristalamiento.

Además, muchos de los problemas de seguridad planteados en la pregunta se abordan con vidrio laminado y templado. El vidrio templado se trata con calor para controlar las tensiones internas, haciéndolo significativamente más fuerte que el vidrio flotado con el beneficio adicional de que si se rompe la fractura completa de la placa en pequeños gránulos en lugar de fragmentos afilados. El vidrio laminado consiste en una capa alterna de vidrio y una película de polímero, produciendo una lámina compuesta con muy alta resistencia y tenacidad, potencialmente hasta el punto en que puede ser útilmente resistente a las balas.

Otro aspecto de esto es que las ventanas laterales y traseras en los vehículos a menudo deben estar hechas de vidrio templado por razones de seguridad, ya que pueden romperse de manera segura para permitir el acceso y la extracción de pasajeros en un accidente si las puertas están atascadas o son inaccesibles.

Aquí hay una ventana de plástico (probablemente PMMA), en un bote, después de solo 37 años.

Además de los rasguños obvios, la superficie exterior ha desarrollado una nubosidad: posiblemente debido a la degradación debida a la luz ultravioleta, y (hacia el extremo izquierdo) puede ver un patrón de grietas de tensión en forma de cubo, como un parabrisas de vidrio endurecido después de un golpe de guijarros. eso.

Realmente no puedes decir lo que estás viendo a través de él.

En esta aplicación, una ventana de PMMA sigue siendo la mejor solución, en lugar de la dificultad de hacer que una ventana de vidrio se ajuste a la curva del casco. Pero muestra las limitaciones en comparación con el vidrio, que sigue siendo utilizable durante siglos.

En cuanto a la sustitución de ventanas de vidrio, el costo de un especialista será alto para cualquier tipo de reparación en cualquier tecnología.

Pero a falta de curvas personalizadas, la materia prima (vidrio) es barata: alrededor de £ 1 / pie cuadrado, mucho más barata que la perspex o el policarbonato, y mucho más fácil y rápido de cortar. (Ver a un profesional explotar las propiedades especiales de fractura del vidrio es impresionante. ¡Contrasta con la dificultad de cortar perspex o policarbonato!)

¿Cuáles son los requisitos para el vidrio de la ventana?

• Resistencia a la humedad
• Resistencia a la radiación UV
• Resistencia a los agentes de limpieza.
• Transmisión muy alta en el espectro visible.
• (Hay muchos más, desde un punto de vista de ingeniería)

La mayoría de los plásticos transparentes no son lo suficientemente resistentes. El plexiglás es un ejemplo que cumple los requisitos suficientes para ser utilizado de esa manera. Vea este folleto de evonic donde le garantizan 30 años sin un amarilleo notable.

El mayor problema con PMMA para uso doméstico es su "suavidad" (más propensa a los rasguños) y resistencia mediocre a los agentes de limpieza en comparación con el vidrio. Ahora, hay muchos sabores diferentes de PMMA, y puede recubrir una lámina de plexiglás para que sea más duradera.

El PMMA tiene muchas ventajas sobre el vidrio de soda-cal :

• Mayor transmisión en el espectro visible.
• Menor densidad
• Procesamiento más fácil
• ...

Por el momento, probablemente no sea lo suficientemente rentable como para hacer que el PMMA sea tan resistente como el vidrio para usar como vidrio de ventana (¡para uso doméstico !, el PMMA se usa en muchas aplicaciones diferentes como una mejor alternativa al vidrio inorgánico clásico). Esto puede cambiar en el futuro cercano, a medida que avance la ciencia de los materiales y la industria de los plásticos transparentes.

Realmente hice ventanas de plexiglás para una dependencia. Podía trabajarlos a la forma que quería y eran livianos. Sin embargo, descubrí que se rascan fácilmente: solo tratando de quitar el papel protector raspé y fundí el plástico.

Queremos ventanas duras para casas y edificios primarios. Entonces, lo que usted describe sería abordado por los laminados, como se usa en los automóviles. Estoy seguro de que puedes comprar eso. Pero la mayoría de las personas consideran que tener persianas es más barato y satisfactorio si el clima severo puede causar la rotura, junto con la garantía y el seguro contra roturas, o el bajo costo de reemplazar los paneles de vidrio liso .

Existen regulaciones para exigir vidrio templado para algunas ventanas en las que un niño puede caer. El vidrio templado en general aborda los peligros que usted plantea. No conozco las regulaciones para los rascacielos revestidos de vidrio donde los terremotos son propensos, pero apuesto a que no se caen incluso si se agitan porque están colgados y pueden moverse de forma independiente.

Después de un poco de investigación,

Estamos usando ventanas de vidrio como se usaba tradicionalmente. En realidad, existen ventanas de plástico . Aunque puede tomar tiempo para la mayoría de nosotros adaptarnos a él.

Si bien las razones para considerar las ventanas de vidrio son:

• Se puede recuperar hasta el 80% de todo el vidrio reciclado.

• El vidrio reciclado utiliza un 40% menos de energía que la fabricación de vidrio nuevo.

• El reciclaje no compromete la calidad o estructura del vidrio y no se producen toxinas en su reciclaje.

Referencia

Disponibilidad de ventanas de plástico

Otro problema es que el coeficiente de expansión térmica de muchos plásticos es mayor que el del vidrio de la ventana. Los marcos para ventanas de plástico tendrían que poder acomodar más expansión / contracción que aquellos para ventanas de vidrio.

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

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

Dejando a un lado la dureza, los efectos de la intemperie (por ejemplo, lluvia, nieve, granizo, variaciones de temperatura y humedad, etc.) y la degradación de los rayos UV son, por supuesto, importantes para las ventanas. En general, el vidrio es mucho más resistente a tales efectos en comparación con los plásticos.

También hay algo llamado fluencia, que es esencialmente una deformación dependiente del tiempo durante largos períodos (meses o años). Es posible que lo hayas visto si alguna vez has dejado algo pesado en una caja de cartón durante mucho tiempo. Los plásticos se arrastran con bastante facilidad. No sé si esto realmente sería un problema importante para una ventana normal perpendicular al suelo, pero podría no ser bueno para una ventana que transportará cargas estáticas.

Los plásticos también se blanquearán debido a la deformación. También pueden decolorarse.

Por supuesto, estas propiedades son modificables (hasta cierto punto) a través de varios aditivos.

El plástico no se usa para ventanas principalmente porque no es duradero, de hecho:

• se degrada por la radiación UV, que rompe los enlaces atómicos, produciendo una superficie mate y adelgazada (y frágil), no tan deseable para una ventana;

• debido al punto anterior, el plástico genera micro y nanopartículas que se difunden dentro de la casa e inhalarlas no es saludable;

• es menos duro que el vidrio, se puede rayar fácilmente con una mayor variedad de materiales;

• es inflamable (!) y puede producir dioxina a medida que se quema (especialmente si contiene átomos de cloro en su estructura), un compuesto extremadamente tóxico y cancerígeno.

Además, el vidrio puede proteger aproximadamente el 10% de la radiación solar y casi el 100% de la radiación infrarroja (emitida por el cuerpo humano como calor), por lo que es un poderoso material aislante, que ayuda a mantener su casa relativamente fresca en verano y cálida en invierno. .