Монолитный поликарбонат - технические характеристики, свойства и применение материала

В современном строительстве широко используются прозрачные материалы, зачастую полностью формирующие внешний облик зданий. Наряду с обычным стеклом распространение получил и монолитный поликарбонат свойства, и применение которого позволяют создавать уникальные строительные конструкции. Этот пластик имеет превосходные технические характеристики, что делает его незаменимым при возведении сооружений самого разного назначения.

Что собой представляет монолитный поликарбонат

Данный материал впервые был получен в конце XIX века как побочный продукт в процессе синтеза лекарственных средств для обезболивания. Возникает вполне закономерный вопрос: что такое поликарбонат монолитный, и какими свойствами он обладает? Это нерастворимое в воде и многих других жидкостях соединение по прозрачности способное составить конкуренцию высококачественному силикатному стеклу.

Монолитный поликарбонат  технические характеристики, которого находятся на высочайшем уровне, относится к группе термопластов. Наибольшее распространение получили ароматические соединения, синтезируемые из бисфенола А. В свою очередь, данное вещество получается в результате конденсации относительно недорогих компонентов ацетона и фенола. Это обстоятельство делает возможным его широкое применение в строительстве и других сферах.

Потребителю поликарбонат монолитный поставляется в виде листового материала толщиной от 1 до 12 мм стандартного размера 205×305 мм. По особому заказу возможно изготовление панелей с иными геометрическими параметрами при сохранении ширины. Это ограничение связано со стандартными размерами экструдера, используемого для изготовления полимера.

Промышленное производство поликарбоната монолитного осуществляется в соответствии с ТУ 6-19-113-87. Это обеспечивает материалу необходимые характеристики по следующим параметрам: прочность при растяжении, ударная вязкость и стойкость к низким и высоким температурам. В настоящее время номенклатура поликарбонатов, выпускаемых в нашей стране и за рубежом, состоит из десятков наименований.

В этом перечне следующие марки данного материала, различного по некоторым свойствам и характеристикам:

• РС-005 и РС-003 относится к полимерам высокой вязкости, до недавнего времени ПК-1.
• РС-007 средне вязкий термопласт заменил собой поликарбонаты ПК-2 и ПК-ЛТ-10.
• РС-010 материал с низкой вязкостью ранее обозначение ПК-ЛТ-12 и ПК-3.
• ПК-ЛТ-18-м термостабилизированные панели, окрашенные в черный цвет (до недавнего времени ПК-4).
• ПК-5 – материал, специально разработанный для медицинских целей, используется наряду с импортными монолитными поликарбонатами.
• ПК-6 – листы для оптических приборов и светотехнических сооружений.
• ПК-ЛСТ-30 – материал с наполнителем из кремниевого или кварцевого стекла (прежние обозначения ПК-ЛСВ-30 и ПК-НКС).
• ПК-М-1 – панели с минимальным коэффициентом трения поверхности.
• ПК-М-2 – высокая устойчивость к образованию микротрещин и превосходные противопожарные свойства. В настоящее время не имеет аналогов в мире.
• ПК-ТС-16-ОД – материал, относящийся к высшей категории по стойкости к открытому пламени и высоким температурам. Панели специально разработаны для конструкций с жесткими противопожарными требованиями.

Помимо прозрачных монолитных поликарбонатов промышленность предлагает потребителю панели с низкой степенью светопроницаемости самых разных расцветок.

Отношение монолитного поликарбоната к температуре

Показатели стойкости полимерных панелей к климатическим условиям определяются соответствующим российскими и международными стандартами. Поликарбонат монолитный обладает значительной морозостойкостью, допускается его применение для изготовления наружных конструкций.

Последние могут быть использованы при температуре до – 50 °C при условии отсутствия механических нагрузок, при - 40°C данный материал способен выдерживать даже ударные воздействия.

Теплостойкость большинства марок поликарбонатов составляет до + 120 °C у отдельных образцов данный показатель доходит до +150 °C. Как и все материалы при нагревании полимер увеличивается в размерах, коэффициент теплового линейного расширения определяется по специальной методике. Для поликарбоната монолитного его величина составляет 6,5×10-5 м/°C, что позволяет его использовать для изготовления особо ответственных наружных конструкций. Они успешно работают в условиях со значительными перепадами температур.

Химическая стойкость материала

Монолитный поликарбонат представляет собой полимер, способный эффективно противостоять деструктивным факторам окружающей среды. Материал является инертным по отношению ко многим агрессивным средам, и данная его способность зависит от температуры и концентрации веществ.

Панели отличаются высокой химической стойкостью по отношению к следующим соединениям:

• Органические и неорганические кислоты и растворы их солей.
• Восстановители и окислители разных видов.
• Спирты и синтетические моющие средства.
• Органические жиры и горюче-смазочные материалы.

Вместе с тем некоторые химические соединения способны вступать в реакцию с полимером, что приводит к постепенному разрушению панелей.

Для удобства читателя сведения о стойкости поликарбоната к определенным жидкостям представлены в виде таблицы:

Уксусная кислота	+	Гексан	+
Поваренная соль	+	Перекис водорода, концентрация до 30%	+
Бутиловый спирт	+	Бензин, дизтопливо и минеральные масла	+
Этиловый спирт	+	Аммиак	–
Соляная кислота, до 20%	+	Бутилацетат	–
Пропан	+	Диэтиловый спирт	–
Борная кислота	+	Метиловый спирт	–
Перманганат калия, макс. конц. 10%	+	Щелочные растворы	–
Знак «+» в таблице означает стойкость материала к длительному воздействию указанного вещества.

Механическая прочность поликарбоната ISO 527

Панели отличаются способностью противостоять самым разнообразным нагрузкам в течение значительного периода времени. Сертификация поликарбоната по показателям механической прочности производится в соответствии с требованиями российских, американских и международных стандартов.

К числу достоинств данного материала следует упомянуть такие:

• Предел прочности полимера при изгибании проверяется по ISO 178 и составляет величину до 95 МПа в зависимости от марки.
• Модуль упругости при этом испытании находится в пределах 2600 МПа.
• Предел прочности листа при проверке на разрыв в соответствии с ISO 527- до 60 МПа.
• Модуль упругости при подобных нагрузках - до 2200 МПа при относительном удлинении образца в отдельных случаях доходит до 100 %.
• Вязкость монолитного поликарбоната при проведении испытанный по методике Шарли для изделия с надрезом определенной глубины составляет не более 30 – 40 кДж/м².
• Аналогичный показатель по Изоду находится в пределах от 600 до 800 Дж/м.

Листовой поликарбонат обладает высокой устойчивостью к ударным воздействиям. Так, при проведении испытаний без предварительного надреза материала он остался целым при максимальных нагрузках достижимых в условиях лаборатории. Особо прочные панели используются для изготовления защитных изделий и средств для обеспечения безопасности граждан и сотрудников правоохранительных органов.

Поликарбонат монолитный в отличие от стекла способен изгибаться при нормальных условиях среды. Указанное свойство материала широко используется при изготовлении разного рода закругленных конструкций: навесов, ограждений и тому подобное. Данное качество характеризуется предельным радиусом изгиба, который зависит от толщины листа.

Подробная информация по данному вопросу представлена на графике:

Зависимость максимально возможного радиуса изгиба от толщины листа монолитного поликарбоната.

Толщина листа и удельный вес

Промышленность предлагает обширную номенклатуру прозрачных и светонепроницаемых панелей самых разнообразных расцветок. Монолитный поликарбонат характеристики, которого уникальны по многим показателям, имеет плотность в 1200 кг/м³.

Это значительно ниже, нежели у оконного стекла, что обладает более чем вдвое превышающим удельным весом. Данное обстоятельство позволяет в значительной мере облегчить многие строительные конструкции при условии сохранения их механической прочности на надлежащем уровне.

Знание такого показателя, как вес одного квадратного метра монолитного поликарбоната необходимо для определения массы кровельного материала при проведении расчетно-проектных работ. 

Значение массы монолитного поликарбоната будет зависеть от толщины листа материала:

Зависимость веса стандартного листа монолитного поликарбоната, размером 2050х3050 мм, от его толщины.

Стойкость к УФ лучам

Панели из поликарбоната монолитного имеют избирательное светопропускание. Для достижения такого эффекта на поверхность листа методом экструзии наносится защитное покрытие. Толщина данного слоя достаточна для задержки и поглощения излучения из ультрафиолетовой части спектра, при этом видимый и мягкий инфракрасный свет свободно проникает через преграду. В зависимости от марки плиты защитное покрытие наносится с одной или с обеих сторон.

Используемая технология экструзии исключает возможность отслаивания его от основы вследствие взаимопроникновения материалов. Другая технология защиты панели от воздействия UF излучения состоит в применении специальных добавок стабилизаторов в объем пластика. Этот способ защиты полимера более дорогой, но его эффективность значительно выше.

Для предохранения поликарбоната монолитного от повреждений на время хранения и транспортировки он оклеивается полиэтиленовой пленкой. На ней указывается марка панели и сторона, на которую нанесено защитное покрытие. Пленка снимается непосредственно в процессе монтажа или сразу после него, в противном случае ее будет сложно удалить с поверхности панели.

Пожарные характеристики

Поликарбонат под воздействием открытого пламени и при превышении определенной температуры начинает плавиться и происходит его возгорание. При прекращении внешнего воздействия данный процесс самопроизвольно затухает. Панели из полимерного материала обладают следующими особенностями в плане обеспечения пожарной безопасности:

• устойчивость к воздействию высоких температур и открытого огня;
• в процессе горения образование дыма минимальное;
• продукты сгорания не отличаются токсичностью;
• показатель кислородного индекса материала составляет 28-30%.

Поликарбонат монолитный относится к категории самозатухающих материалов. Это позволяет его отнести к категории V-1 (B1) по пожарной безопасности в соответствии с требованиями стандартов UL-94 и DIN 4102. При этом в процессе производства материала не используется каких-либо антипиренов и других добавок.

Срок эксплуатации

Панели из монолитного поликарбоната изготавливаются из гранул методом экструзии или литья под давлением.

Сроки эксплуатации данного материала определяются следующими факторами:

• качеством сырья и соблюдением технических условий изготовления;
• правильностью монтажа;
• климатическими условиями и воздействием неблагоприятных факторов среды.

Разные производители декларируют свои сроки использования материала, при этом минимальный показатель превышает 10 лет. Исследования, проведенные в специализированной лаборатории, показали долговременное облучение (более 2000 часов) вызывает снижение проницаемости панели менее чем на 10%. Это соответствует приблизительно 20 годам эксплуатации поликарбоната в пустынных районах Аризоны или Израиля.

Экологические параметры

Как уже было сказано выше, монолитный поликарбонат производится из сырьевого гранулята на специальном оборудовании с закрытым технологическим циклом. Данный способ изготовления панелей позволяет свести к минимуму негативные воздействия на окружающую среду. Сам по себе материал отличается химической инертностью и не выделяет каких-либо вредных и опасных веществ для человека и животных.

Монолитный поликарбонат по своим экологическим характеристикам рекомендован для применения внутри жилых помещений. Специальные марки панелей производятся специально для применения в медицине и фармацевтической промышленности. Допускают использование данного материала в строительстве для выполнения наружной и внутренней отделки.

Пропускание света

Промышленность выпускает несколько видов поликарбоната с разными показателями по проницаемости для солнечных лучей и искусственного освещения. По светопропусканию прозрачные панели имеют следующие показатели от 86 до 89 %. При этом введение в материал специальных добавок позволяет изменить оптические свойства материала и добиться максимального поглощения лучей ультрафиолетовой части спектра.

Другие оптические показатели поликарбоната характеризуют степень его прозрачности. Так, индекс желтизны для бесцветных образцов составляет не более одной единицы, а степень мутности не превышает 0,5 %. Панели из данного полимера ничуть не уступают кремниевому стеклу, и наряду с иными преимуществами они сохраняют свои характеристики в течение всего срока эксплуатации.

Теплоизоляция

Монолитный поликарбонат не относится к категории материалов, предназначенных для снижения потерь энергии через ограждающие строительные конструкции. Вместе с тем данные панели имеют более низкую теплопроводность, нежели обычное оконное стекло. Для поликарбоната указанная характеристика имеет величину в 0,2 Вт/мК, измерения производились по методике, утвержденной стандартом DIN 52612. Оконное стекло же имеет большую теплопроводность.

При этом следует учитывать, что изоляционные свойства материала возрастают с увеличением его толщины. Так, при прочих равных условиях лист монолитного поликарбоната в 8 мм почти на 20 % эффективнее аналогичного стекла. Еще большая разница наблюдается при установке двух и более панелей с воздушной прослойкой между ними. В последние годы данный полимер все чаще используется в стеклопакетах вместо традиционного стекла.

Балкон остекленный монолитным поликарбонатом.

Шумоизоляция

Поликарбонат монолитный имеет вязкую внутреннюю структуру плиты и в силу этой особенности способен эффективно поглощать звуки. По результатам измерений уровень шумоизоляции для плит толщиной от 4 до 12 мм колеблется в пределах с минимальным значением в 18 дБ и максимальным в 23 дБ.

Поликарбонат монолитный имеет более низкую плотность, нежели оконное стекло и как следствие способен значительно ослаблять звуковые волны особенно низкочастотного диапазона. Данное свойство материала позволяет его использовать для изготовления и установки звукопоглощающих экранов вдоль оживленных автомобильных дорог.

Устойчивость к влажности

Монолитный поликарбонат негигроскопичен, иными словами, полимер не поглощает воду. Данное свойство делает возможным его использование в помещениях с высокой влажностью воздуха в теплицах, парниках, бассейнах и иных сооружениях подобного рода. Для предотвращения образования конденсата на внутренней поверхности плиты в процессе производства может наноситься специальная полимерная пленка. Специальные марки материала имеют соответствующие обозначения на защитной пленке и в ходе монтажа устанавливаются покрытием внутрь.

Цветовая гамма панелей

Производители монолитного поликарбоната предлагают своим клиентам помимо прозрачных листов также и окрашенные. В разных компаниях цветовая гамма плит может значительно отличаться от продукции конкурирующих предприятий.

Наибольшее распространение получили следующие расцветки плит:

Окрашивание панели производится путем введения пигмента в массу материала непосредственно перед формованием. Такая технология обеспечивает высокую однородность цвета и значительную долговечность. Красящий состав равномерно распределяется во всем объеме панели, что предохраняет его от выгорания. Отдельные компании производители данного материала предлагают и другие цветовые решения по индивидуальному заказу.

Назначение и области применения монолитного поликарбоната

Прозрачные и окрашенные пластиковые панели приобретают все большую популярность у потребителя и все чаще становится заменой силикатному и кварцевому стеклу. Монолитный поликарбонат, применение которого в строительстве постоянно расширяется, востребован и в иных отраслях.

Основные области использования прозрачных и окрашенных панелей следующие:

В последние годы сфера применения панелей из монолитного поликарбоната все больше расширяется. Материал используется также в медицинских учреждениях для устройства боксов со стерильными условиями и производства другого специального оборудования.

Сложность монтажа конструкций из монолитного поликарбоната

Данный материал отличается простотой и удобством при изготовлении, формовании и креплении деталей. Для работы с монолитным поликарбонатом могут применяться ручные или электрические инструменты со стальной режущей поверхностью. Важно чтобы дисковые или ленточные пилы имели правильную заточку.

Для профессионального использования рекомендуются инструменты с твердосплавными или карбидными напайками с охлаждение места реза или сверления сжатым воздухом.

При изготовлении конструкций из монолитного поликарбоната допускаются следующие способы обработки материала:

• Фрезерование.
• Резка дисковой, ленточной пилой или ножницами.
• Сверление или пробивка отверстий специальным устройством.
• Резка материала при помощи лазера.

Листы монолитного поликарбоната могут подвергаться холодному и горячему формованию. При этом минимально допустимый радиус изгиба должен в 150 раз превышать толщину панели. Закругление листа следует производить исключительно вдоль линии экструзии. Правильное направление изгиба в обязательном порядке указывается на защитной пленке, которая удаляется в процессе монтажа.

Крепление листов к строительным конструкциям может осуществляться при помощи самонарезающих шурупов с пресс-шайбой и полимерными или резиновыми прокладками. Отдельные панели между собой соединяются при помощи специальных растворителей, сваркой и иными способами. Правильный монтаж монолитного поликарбоната обеспечивает возможность его применения в течение всего срока эксплуатации.