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

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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?

LocalFluff
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Se você deseja reinventar a arquitetura para que ela possa lidar com ataques de bombas, guerras e impactos de meteoros como casos de uso típicos, o que dizer da inflamabilidade dos plásticos?
Hagen von Eitzen
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O vidro é mais resistente do que você imagina. Considere que uma garrafa de cerveja é notoriamente mais forte que um crânio humano. A fragilidade faz parte do "custo" a ser pago pela dureza - basicamente, o vidro não fica afetado principalmente pelo estresse ou falha completamente. (Onde os plásticos arranham, dobram, dobram, etc.) Despejar o vidro por causa desses modos de falha, em vez de abordá-los diretamente, parece jogar o bebê para fora da água do banho.
Millimoose
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@millimoose > já que você pode colocar as mãos em um forno mais quente do que por alguns segundos, o plástico fundido transferirá o calor com muito mais eficiência do que o ar quente. Ele tem o "bônus" adicional de provavelmente grudar na sua pele.
22416 Bob
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Há também a consideração de que, em caso de emergência, você pode quebrar uma janela de vidro doméstica, batendo nela com uma cadeira para fornecer uma rota de fuga ou, pelo menos, acesso a ar fresco. Nesse caso, o risco de cortes de vidro quebrado provavelmente ainda será aceitável se a alternativa é morrer de inalação de fumaça.
31716 Chris Johns
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Há um problema que não vejo ninguém mencionando. O Windows já é um ponto chave em residências onde o isolamento é perdido (e, portanto, é desperdiçado energia e dinheiro). As janelas potencialmente plásticas têm propriedades semelhantes em termos de transferência de calor que as de vidro?
PVAL

Respostas:

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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.

Chris Johns
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+1 boa resposta! As únicas coisas que eu acrescentaria a isso são as propriedades ambientais, especificamente a degradação por UV dos polímeros (eles ficam amarelos e rachados), e fluem e caem devido a temperaturas elevadas. Ambos podem ser mitigados, mas não totalmente evitados sob a luz do sol. O vidro à base de sílica não sofre nenhum problema nas escalas de tempo humanas.
Wwarriner
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Perdoe a pergunta ingênua, mas como o vidro laminado evita a introdução do problema que você mencionou em ter uma superfície mais resistente e menos resistente às intempéries? O vidro temperado ou laminado também é comumente usado na construção civil moderna?
user56reinstatemonica8
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As outras camadas são de vidro, de modo que uma superfície dura é mantida, é essencialmente uma camada de plástico ensanduichada entre duas finas camadas de vidro. A camada interna também pode ter outros filmes para fornecer matizes ou controlar a refletividade, etc. O vidro temperado é amplamente utilizado para portas de vidro em particular. O uso dependerá de decisões específicas de projeto e regulamentos locais de construção, mas é muito provável que janelas em 'arranha-céus' sejam de vidro laminado.
31416 Chris-Johns
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@starrise "O vidro à base de sílica não sofre nenhum problema nas escalas de tempo humanas" - talvez, talvez não: considere as janelas roxas no bairro de Beacon Hill em Boston.
Davidbak
Achei bem legal, eu me lembro que certas épocas das garrafas de vidro também podem ficar azul / verde na luz do sol. Suponho que minha declaração deva ser alterada para indicar "vidro de janela moderno fabricado adequadamente". libanswers.cmog.org/mobile.php?action=5&qid=283712
wwarriner 16/02
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Aqui está uma janela de plástico (provavelmente PMMA), em um barco, depois de apenas 37 anos.

insira a descrição da imagem aqui

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!)

Brian Drummond
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5
Qualquer janela tão fina quanto uma garrafa de refrigerante não sobreviverá ao inverno e, se for tão fácil substituí-la quanto lavar, não será bem fixa ou selada - OU esse é um quadro de janela muito impressionante! (O metal foi bem: a pintura era pintura barata doméstica num ambiente húmido, o revestimento original - mais plástico - tendo morrido há muito tempo!)
Brian Drummond
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Esta é uma ótima resposta. Pessoalmente, tenho dificuldade em manter as janelas e portas fechadas em casa quando (como agora) as temperaturas são de um dígito do lado de fora. Eu acho que você sacrifica a eficiência desse selo se tornar o painel facilmente substituível, não importa quão bom seja o seu design. Há uma razão pela qual ainda selamos nossas banheiras, pias, peitoris etc. com calafetagem ou silicone, por exemplo.
trpt4him
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@LocalFluff: então você pode demonstrar a idéia com folhas de plástico de baixo custo e qualquer moldura externa que você escolher, aplicada sobre janelas e molduras existentes. Se você conseguir sobreviver por 5 ou 10 anos, sem embaciamento, sem vazamento de água, com substituição fácil e barata (mesmo no andar de cima), pode estar pensando em alguma coisa.
Brian Drummond
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Estou curioso para saber como essa janela reagiria a uma pistola de calor. Eu suspeito que consertaria, mas há uma boa chance de fazer exatamente o oposto.
Dewi Morgan
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A pistola de calor @DewiMorgan pode limpar a nebulosidade (se você tiver sorte e não derreter a superfície) e talvez suavizar os riscos até certo ponto, mas não a vejo fazendo rachaduras por estresse (através do interior do material) algum bem.
Brian Drummond
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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.

John HK
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Eu acho que a resistência a arranhões é o recurso matador. Uso lentes de plástico nos meus óculos de grau para resistência a estilhaços, mas eventualmente as lentes ficam tão riscadas que as pessoas usam. Os revestimentos também acabam quebrando à medida que a variação de calor ocorre. Na prática, eu apenas quebrei uma janela na minha vida, mesmo que isso se devesse à mudança de elementos de construção.
joojaa
Eu posso imaginar substituir a janela plástica externa sem nenhum custo ou problema maior do que limpar uma janela de vidro. Como uma fita ou cortina. Coloquei algum tipo de cera nas janelas do carro para evitar que a sujeira grude nelas. A eficiência de custos deve vir com economias de escala, considerando quantos bilhões de janelas existem no mundo.
LocalFluff 14/02
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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.

JDługosz
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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

Fennekin
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Na verdade, acho que a reciclagem é outro argumento contra as janelas de vidro. Algumas vezes uma janela foi quebrada para mim e foi caro chamar um especialista para reinstalar uma nova. Mas eu consumi milhares de garrafas de refrigerante de plástico transparente e nenhuma delas quebrou. Nem ouvi falar de alguém que tenha sido ferido por uma garrafa de plástico. Existe um elaborado sistema de reciclagem para garrafas PET, derretendo-as e reformando-as, embora elas realmente precisem ser limpas e recarregadas, pois são praticamente inquebráveis.
LocalFluff 13/02/16
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O @LocalFluff ive também recuperou muitas garrafas de vidro e a maioria delas não quebrou. Eu também quebrei uma janela de acrílico, que também precisava de um especialista difícil de encontrar e ainda mais caro que as janelas de vidro. Além disso, o vidro tem uma capacidade de reciclagem quase infinita, ou seja, não se degrada à medida que é reciclado.
joojaa
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@LocalFluff, envernizar uma janela de vidro (pelo menos uma emoldurada em madeira tradicional) é algo que qualquer pessoa pode aprender a fazer em uma hora. Por que você acha que reparar uma janela de vidro exige mais de um especialista do que reparar uma de plástico?
O fóton
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@LocalFluff: O PET não cria boas janelas e o PMMA não é fácil de reciclar.
MSalters 15/02/16
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Instalei as janelas de vidro e de plástico (plástico para segurança, vidro para durabilidade e clareza) e descobri que o vidro é mais fácil de trabalhar. O policarbonato precisa de uma lâmina de serra especial ou de muita graxa de cotovelo com uma ferramenta de pontuação e é realmente fácil estragar ou arranhar.
Adam Brown
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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

r1677301k
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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.

rsunds
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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 .

Cybex
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