Технические характеристики поликарбоната и области его использования

Прогресс химической промышленности позволяет создавать строительные материалы, превосходящие по своим свойствам изделия из натурального сырья. Различные виды поликарбоната получили широкое распространение благодаря высоким потребительским качествам и техническим характеристикам.

Что такое поликарбонат

Поликарбонатом называют полимер синтетического происхождения, получаемый из линейных полиэфиров угольной кислоты и двухатомных фенолов при нагревании до 180–300°С.

Физически вещество выглядит как бесцветная прозрачная масса.

История появления

Впервые процесс получения продукта, напоминающего по характеристикам и составу поликарбонат, описал в 1898 году немецкий химик и изобретатель новокаина Альфред Эйнхорн. Однако, вещество производственников не заинтересовало, так не было технологий получения компонентов и конечных изделий в промышленных масштабах по доступной цене.

В 1953 году с разницей в несколько дней соединения угольной кислоты получили Герман Шнелл из корпорации BAYER, и Дениель Фокс (General Electric).

В итоге патентных споров немецкий поликарбонат получил название «Макролон», а американский «Лексан». Вещество было получено в виде порошка.

В начале 70-х годов прошлого века в период активного развития тепличных хозяйств замену стеклу и акрилу искали израильские учёные. В результате были произведены первые листы сотового и монолитного поликарбоната.

Потребительские свойства и технические характеристики

Поликарбонат используется в строительных конструкциях, которые должны пропускать свет и защищать строение от внешних климатических воздействий.

Преимущества

Для конечного потребителя важны лучшие качества материала по сравнению с традиционным стеклом:

• Масса. Плотность сотового поликарбоната 0,5–0,8 г/см³, литого — 1,1–1,3 г/см³. Удельный вес стекла 2,2–2,8 г/см³.
• Теплопроводность — примерно в 1,5 раза ниже, чем у стекла, что позволяет экономить энергию на обогрев теплиц и других построек.
• Цвет и светопропускная способность. Через сотовые модели проходит до 86% света, через монолитные около 96% (85% у стекла).
• Стойкость к механическим воздействиям (ударная вязкость) в 10 раз лучше, чем у силикатного стекла при температурах до минус 60оС.
• Большие геометрические размеры листов — до 12 м в длину и 210 см в ширину, что ускоряет строительство.
• Радиус изгиба — от 0,6 до 2,8 м. в зависимости от толщины листов способствует изготовлению не только прямолинейных сооружений.
• Листы сотового поликарбоната могут иметь 5 камер, что в разы увеличивает способность сохранять тепло в строении.

На рынке присутствует несколько производителей, использующих разное сырьё, поэтому точную информацию о характеристиках узнают из сертификатов, которые должен предоставить продавец.

Благодаря положительным свойствам поликарбоната достигается технологичность в строительстве и при производстве светотехники.

Химические свойства

При монтаже и обслуживании конструкций необходимо учитывать способность материала сопротивляться воздействию химических веществ:

Поликарбонат:

• устойчив к солевым растворам и маслам минерального происхождения;
• проявляет умеренную устойчивость к слабым кислотам при температурах до 60°С;
• быстро разрушается щелочами, аммиаком, альдегидами, этиловым спиртом;
• не проявляет устойчивости к бензину, керосину, лакам и растворителям.

При эксплуатации строений взглядом не всегда можно увидеть повреждения. Иногда материал размягчается и становится уязвимым к механическим воздействиям. Микротрещины приводят к рассеянию света и меньшей светопропускной способности.

Поликарбонат разрушается при воздействии воды при температуре выше 60°С, поэтому нельзя мыть конструкции горячей водой и при жаркой погоде.

Оптимизация характеристик

Поликарбонатные листы не выпускают из чистого вещества, так как под воздействием природных факторов — солнечного света, перепада температур и влажности материал постепенно теряет часть положительных свойств или может быть полностью разрушен.

Чтобы исключить вред или снизить негативные последствия производители различными способами снижают их воздействие.

Защита от ультрафиолета

Солнечный свет содержит четыре группы ультрафиолетового излучения. Под воздействием лучей поликарбонат желтеет, становится мутным, пропускает меньше света и постепенно разрушается.

Ультрафиолет вреден для растений и людей.

Для защиты материала на внешнюю поверхность листов наносят тонкую плёнку защиты.

Устаревшая технология заключалась в напылении прозрачных лаков, которые быстро разрушались и мутнели, что в итоге приводило к потере плитами характеристик в течение 4–5 лет.

Контрафактная продукция и в настоящее время выпускается с технологией защиты лаком. Нельзя приобретать изделия малоизвестных производителей.

Качественные изделия защищаются вплавленной во внешнюю поверхность защитной оболочкой. Она остаётся работоспособной на весь период эксплуатации. Метод получил название соэкструзия.

Оболочка — тот же поликарбонат, но с введёнными в состав ультрафиолетовым стабилизатором.

Увидеть наличие стабилизирующего слоя нельзя. Для определения в состав также введено специальное вещество, которое можно светится под УФ-лампой. Надёжные производители указывают информацию в технической документации.

Сторона с защитным слоем, имеет обозначение словом «верх» и для защиты во время транспортировки покрывается плёнкой, которую удаляют после монтажа.

Добавка для рассеивания света

В тепличных хозяйствах и в местах пребывания людей желательно иметь рассеянный свет:

• свойство позволяет равномерно распределить лучи по всему парнику по мере продвижения солнца в течение дня;
• поток света отражается от внутренней поверхности пластин и остаётся в теплице, что также увеличивает инсоляцию (освещение в течение суток);
• рассеяние исключает ожоги листьев растений и кожи человека.

Преломляет и рассеивает свет введённая в состав добавка дифьюзера LD. Именно её содержанием отличается поликарбонат, произведённый специально для теплиц.

Антипиреновые добавки

Чистый поликарбонат поддерживает горение, поэтому для снижения вероятности пожаров и снижения скорости распространения огня в состав поликарбоната добавляют специальные присадки.

При покупке обращают внимание на группу возгорания, указанную в сопроводительной документации:

• Г1 означает слабогорючие, они замозатухают при прекращении воздействия открытого пламени;
• Г2 — умеренно горючие, тухнут в течение менее 30 секунд.

Как правило, сотовый поликарбонат относится в группе Г1, а монолитный к Г2.

Предотвращение появления конденсата

В закрытых теплицах и бассейнах, крытых поликарбонатом, на внутренней поверхности образуется конденсат. Капли воды снижают светопропускную способность, а попадая на листья, вызывают болезни.

На современных панелях по всей внутренней поверхности нанесено специальное покрытие — антифог, препятствующее образованию крупных капель. Информация содержится в паспортах продукции.

Особенности промышленных поликарбонатов

Используемые в экстремальных или сложных условиях поликарбонаты выпускают в специальном промышленном исполнении.

Увеличивают жёсткость, стойкость к высоким температурам и ударную вязкость.

Для улучшения свойств пластины армируют стекловолокном вводят добавки против горения и для термостабилизации (сохранения параметров при высоких температурах). Добавка графита, молибдена, тефлона увеличивает стойкость к истиранию.

Повышенное содержание бисфенона S многократно увеличивает ударную вязкость, что повышает стойкость к механическим нагрузкам.

Применение поликарбоната

Условия эксплуатации и предназначение конструкции напрямую влияет на выбор типа поликарбоната. В строительстве применяют два типа пластин: монолитные и сотовые.

Сотовый тип

Сотовым поликарбонатом называют многоперегородчатый, ячеистый полимер, который выпускают в виде полых панелей.

Характеристики, геометрию, сферы использования изделий определяет ГОСТ 56712, утверждённый в 2015 году. Называется документ «Панели многослойные из поликарбоната».

Документ выделяет несколько видов сотового поликарбоната по признаку:

• количества слоёв;
• расположения каналов и рёбер жёсткости: прямоугольные (П), сотовые (С), треугольные (Т), крестообразные (К);
• цвета: бесцветные, окрашенные в массе, окрашенные нанесением цветного соэкструзионного слоя;
• защиты от УФ-излучения, с одной (наружной) стороны, с наружной и внутренней стороны;
• толщины — от 4 до 32 мм.

Материал используют для остекления:

• зимних садов, теплиц, веранд;
• крыш спортивных сооружений, промышленных и общественных зданий;
• бассейнов и теплиц.

Сотовый поликарбонат заменяет стекло при изготовлении:

• остановочных павильонов, козырьков, навесов;
• звукозащитных экранов;
• перегородок;
• заполнения заборов;
• световых люков с повышенной защитой от перепадов температур.

Пункт 10 ГОСТ Р 56712 устанавливает требования к монтажу и эксплуатации, при которых сотовая разновидность поликарбоната прослужит долго без потери технических характеристик:

• панели устанавливают наружу защитным слоем;
• продольные рёбра жёсткости располагают вертикально или под наклоном для стекания конденсата из внутренних полостей;
• очистку проводят большим напором воды без использования химических средств, небольшие моют водяным мыльным раствором;
• не используют при обслуживании металлизированные ткани;
• не моют прогретые солнцем поверхности;
• распиливают панели циркулярной или ручной пилой, слесарной ножовкой или электролобзиком, изделия до 8 мм допускается резать ножом;
• для изготовления отверстий необходимо использовать свёрла по металлу;
• при монтаже предусматривают зазоры на термическое расширение, а диаметр отверстия в панели должен быть больше толщины метиза;
• ПВХ плёнку, которой закрыты края панелей удаляют после установки;
• торцы с открытыми каналами заклеивают перфорированной ил герметизирующей лентой для предотвращения попадания влаги в полости;
• не допускают нагрева панелей с нанесённой на поверхность транспортировочной защитной плёнкой — при её удалении могут возникнуть трудности;

Сотовые панели изгибают параллельно рёбрам жёсткости, радиус изгиба не должен быть меньше указанного в сопроводительной документации.

Монолитный поликарбонат

Регламентирующим документом для производителей при изготовлении литой монолитной разновидности поликарбоната являются ТУ 6-19-113-78. «Листы поликарбонатные конструкционные».

Основными преимуществами материала, необходимыми в строительстве, являются прозрачность, прочность, гибкость. Внешне панель может не отличаться от оргстекла или прозрачного пластика, но намного превосходит их по всем важным характеристикам.

Сфера применения та же, что и сотового материала.

Самым главным преимуществом являются монолитное строение толстых стенок, которые отлично сопротивляются ударным нагрузкам. Из-за этого изделия чаще используют чтобы сделать конструкции, расположенные в общественных местах.

Геометрические размеры уточняют по прайсам продавцов. Для крупных заказчиков производители могут изготовить панели необходимой длины и ширины.

Надёжные производители

На российском рынке можно приобрести поликарбонат отечественных и заграничных исполнителей. Материалы могут различаться качеством, но импортные аналоги могут стоить в 1,5–2 раза дороже.

К надёжным отечественным предприятиям относят продукцию, выпущенную:

• Novattro;
• Polinex;
• Sellex;
• Kronos;
• Carboglas;
• Карат.

Большая часть заводов использует импортное оборудование и технологии, а низкая цена обусловлена таможенными пошлинами и стоимостью доставки по территории страны.