Sticla este un solid necristalizat (amorf) cu rezistenta mecanica si duritate mare, si dilatare mica. Nu are punct de topire definit, la incalzire se inmoaie treptat ceea ce permite prelucrarea. La baza sta nisipul de cuart, piatra de var si carbonatul de sodiu, in cazul fabricarii geamurilor si a ambalajelor de sticla.
Este intalnita si in stare naturala in situatii speciale care au permis obtinea temperaturilor ridicate necesare topirii nisipului, cum ar fi descarcarile electrice pe plaja sau in desert, impactul cu meteoriti (tektit, moldavit) sau eruptiile vulcanice (obsidian).
In Istoria naturala Pliniu cel Batran relata descoperirea accidentala a metodei de obtinere a sticlei, de catre un echipaj maritim fenician, care a aprins focuri pe plaja, protejate cu bulgarii de soda pe care ii transportau, producand astfel mici bucati de sticla. Desi este improbabil ca focul, chiar si pe baza de carbune, sa fi avut o putere calorica suficient de ridicata pentru producerea sticlei, totusi, fragmentele de sticla naturala sunt frecvente pe plajele din zonele cu furtuni electrice.
Sticla naturala, in special sub forma obsidianului, a fost folosita din Epoca de Piatra pentru crearea de unelte, arme, obiecte decorative si pentru primele oglinzi. Dovezi arheologice ale primei fabricari a sticlei s-au gasit in Siria, Mesopotamia si in Egipt, la mijlocul mileniului trei ien.
Prima industrie a sticlei a luat nastere in Egiptul antic, unde primele prelucrari au constat in smaltuirea vaselor de lut cu sticla, prin acopera acestora cu ameste de nisip si soda, ulterior imbogatit cu var. Primele obiecte integral din sticla au fost margelele, folosite adeseori ca proteze oculare, apoi flacoane si vase felurite realizate folosind un obiect central din lut (sec XVI ien), toate opace, pentru ca obtinerea unei sticle transparente presupune o temperatura de minim 1500 de grade Celsius.
Prima foaie de sticla suflata a fost realizata in sec VII in Marea Britanie. In sec VIII apare vitraliul si tehnica millefiori in lumea araba. In sec XI in Germania, spre finalul Evului Mediu, sticla si vitraliul incep sa fie folosite in Europa in realizarea ferestrelor, dar numai in cazul unor edificii importante (biserici, palate), ramanand un produs de lux. In sec XVII apar discurile de sticla, de o transparenta mare si cu reflexii colorate deosebite. In secolul XVIII apare taxa/fereastra, ca alternativa a taxei pe venit care era neacceptata, cosiderandu-se ca declararea veniturilor constrange libertatea individuala. Integrarea ferestrelor cu sticla in constructia caselor devine o chestiune de statut social; apare fereastra oarba.
Catre sfarsitul sec XIX sticla incepe sa se produca industrial, aducandu-se foarte multe imbunatatiri intr-un timp scurt, astfel ca, pana la finalul secolului apare prima linie automata de suflare a sticlelor (ca recipiente), in SUA. Prima inovatie importanta in productia foii de sticla se face in 1905 in Belgia, cand a inceput sa se toarne o foaie continua de sticla, cu grosime egala pe tot parcursul ei. Aceasta tehnica a fost eficientizata la sfarsitul primului razboi mondial.
Procesul de laminare (introducerea unei foi de material celuloid intre doua foi de sticla) este patentat in Franta in 1910 sub numele de triplex, marind rezistenta sticlei simtitor. Noi metode de turnare a foii de sticla apar in decurs de cativa ani, in SUA, ceea ce permite automatizarea intregul proces.
Pentru constructia sticlei termoizolante se folosesc 2-3 foi de sticla cu o grosime variind intre 3 si 10 mm (chiar si mai mult pentru aplicatii speciale), care pot fi laminate sau calite in unele cazuri. In cele mai multe cazuri, foile au aceeasi grosime, dar pentru fabricatia sticlei securizate sau antifonata se poate incorpora o gama larga de grosimi intr-o singura unitate.
Performantele unitatii iau in considerare mai multi factori. Intre foile de sticla sunt montati distantatori, care separa si sigileaza gazul intre cele doua foi. Initial, distantatorii erau fabricati din metal, pe considerentul rezistentei in timp. Totusi, distantatorii metalici nu izoleaza termic si impotriva umezelii, reducand performantele unitatii. Din 1989, pentru a reduce transferul termic, distantatorii sunt produsi integral din spuma structurala din polimer.
De cele mai multe ori, spatiul dintre foi contin substante care inlatura orice umezeala ramasa la interior in tipul productiei, care previne fenomenele de condens care pot aparea ulterior.
Constructia unitatilor se face automatizat: foile de sticla sunt spalate si degresate, distantatorul este aplicat cu un adeziv digilant, si, daca e cazul, prin doua orificii se introduce gaz (ex: argon) in unitatea asamblata, apoi unitatile sunt sigilate cu silicon (sau un similar).
Sticla termoizolanta cu doua foi a aparut in 1930, iar in anii ’50 a devenit cunoscuta in SUA sub numele de termopan (Thermopane TM – un brand inregistrat in 1941 de Libbey-Owens-Ford Glass Company).
Perfomantele termice sunt determinate de largimea spatiului cu gaz sau vacuum. Daca cele doua foi sunt prea apropiate, cea din exterior o va raci/incalzi pe cea din interior, iar daca sunt prea departate va determina miscari ale gazului. Majoritatea unitatilor folosesc un distantator de 16-19 mm. Grosimea totala a unitatii este un compromis intre a avea maximum de izolatie termica si o unitate suficient de ingusta si usoara pentru tamplarie. Pentru a compensa, se folosesc diferite gaze (sau vacuum) care sunt mai vascoase decat oxigenul, cum ar fi argon, krypton si xenon. Toate trei nu sunt toxice, sunt clare, inodore, inerte chimic si sunt produse industrial deoarece au numeroase aplicatii in industrie. Argonul este cel mai comun, fiind si cel mai ieftin si are o conductivitate termica de 67% fata de cea a aerului, kryptonul este folosit numai in cazul in care productia unei unitati foarte inguste este necesara, iar xenonul este foarte rar folosit datorita costurilor mari.
Coeficientul de izolare a unei ferestre este exprimat ca valoare R, cu cat este mai mare, cu atat transferul termic este mai redus (standard de 2, cu argon 3).
De asemenea, cu cat distantierul este mai mare, cu atat izolatia fonica este mai buna. Folosirea a doua grosimi diferite de foi imbunatateste capacitatile de izolare, dar scade durata de viata a unitatii, daca ea este folosita la exterior, datorita indicilor diferiti de dilatare ale foilor.
Longevitatea sticlei termoizolante depinde de materiale, finisaje, executie, punere in opera, conditii de mediu si localizare geografica. In general, durata de viata este intre 10 si 20 de ani, cand sunt indreptate spre sud in emisfera nordica si pana la 12 ani cand sunt indreptate spre nord in emisfera sudica. In functie de producator, perioadele de garantie sunt in general de 10 ani.
