Поликарбонат: что это за материал

Поликарбонат уже давно вошёл в список самых востребованных полимеров в строительстве и промышленности. Его впервые синтезировали в 1953-м году, но первый в мире сотовый лист такого материала был получен и нашёл своё применение лишь в 1976 году. С того момента технологии производства поликарбоната стремительно развивались, и шагнули далеко вперёд. До 2002-го года российские потребители практически ничего не знали про поликарбонат – он был ввезён на отечественный рынок только в начале 2000-х. Вскоре уже в разных регионах страны заработали первые отечественные производства материала с сотовой структурой. С этого момента его продажи только росли.

Ныне поликарбонатное производство оценивается примерно в 4.1 миллионов тонн в год. Рынок продаж поликарбоната ежегодно растёт на 2-5 процентов. В данной статье мы постараемся осветить, каких он бывает видов, какие имеет характеристики и особенности. А также — коснёмся актуальных технологий изготовления, его разновидностей и специфических качеств.

Поликарбонат в строительстве стал удачной альтернативой более хрупкому, тяжёлому и дорогому стеклу. Он обладает высоким показателем светопроницаемости, благодаря 90 процентам прозрачности. Он не только очень легкий, но, вместе с тем, и прочный. Не зря именно его предпочитают огородники для сооружения теплиц, чтобы никакой град или ураган не были способны испортить это сооружение.

Кроме монтажа теплиц, поликарбонатный материал используется для сооружения магазинных витрин, рекламных щитов, в остеклении зданий, балконов и лоджий, в устройстве офисных перегородок, в качестве ограждений на детских площадках, автодорогах, бассейнах; для строительства навесов, и в других прозрачных конструкциях. Данный материал достаточно эстетичный и приятный, поэтому его также используют и в качестве декора.

Поликарбонат, как материал синтетического происхождения, не требует исключительно бережного отношения во время транспортировки, доставки к месту работы и производства монтажных работ. Он очень прост в обработке, не создаёт никаких осложнений в раскрое. Во время работы с ним практически не бывает не пригодных для дальнейшего применения отходов и испорченных кусков.

Построить теплицу своими руками из поликарбоната намного легче, чем из стекла. Кроме того, пластичность материала позволяет придать теплице более плавную форму.

Поликарбонат не хрупкий, в отличии от стекла. Он легко режется ножницами по металлу (можно пилой или ножом). Его гибкость позволяет сделать крышу в виде арки. Это поможет избежать стыкований, чего нельзя сказать о монтаже стеклянной теплицы.

Важно: несмотря на то, что поликарбонат достаточно гибкий, нужно соблюдать меру. Не стоит превышать радиус изгиба, указанный на упаковке, это приведет к нарушению специального покрытия от ультрафиолета.

Общее представление и описание поликарбоната

Поликарбонат является полимером из группы термопластов. Он синтезируется сразу в нескольких видах, и, в зависимости от состава, может обладать различными свойствами.

Поликарбонат – это прозрачный полимерный пластик, который хранится в виде гранул до самого момента переработки. В состав данного вещества входит: двухатомный фенол, вода, угольная кислота, растворители и красители. При высоких температурах не теряет своих свойств, способен к самовосстановлению, а потому и экологически безопасен.

Сложный полиэфир часто противопоставляют различным веществам из той же группы. Это не совсем корректно ввиду его химического состава.

Поликарбонат – это пластик или нет? Да., пластик. Но в отличии, например, от полиэтилена, он не является токсичным и не представляет никакой опасности для здоровья человека.

Термопластичные полимеры данного типа имеют вид бесцветной массы. В зависимости от способа получения, они размягчаются при температурах от 180 до 300 градусов Цельсия. Материал можно подвергать стерилизации, что позволяет использовать его при создании упаковки и инструментов для медицинской, фармацевтической, косметологической и других отраслей. Он также подлежит переработке при условии предварительной сушки.

Выпускается поликарбонат в форм-факторе упругого листа (панели) шириной 2050-2100 мм. Доступен в бесцветно-прозрачном, матовом и окрашенном исполнении.

Сам по себе поликарбонат очень легкий материал, с ним можно работать без использования специальной силовой техники. Еще одним важным преимуществом является то, что материал безопасен как в монтаже, так и в быту. Если стекло случайно ударить, оно разобьется, и может кого-то поранить – с поликарбонатом подобные случаи исключены вообще.

Если за поликарбонатом правильно ухаживать и соблюсти все меры предосторожности при монтаже, то он способен прослужить на несколько десятков лет дольше, чем указано производителем.

Важно: не стоит вскрывать заводскую упаковку до момента использования поликарбонатных листов, чтобы не попал конденсат, а также нельзя срывать защитную пленку – может попасть пыль или насекомые, это негативно отразится на внешнем виде листа.

Уход за поликарбонатом предполагает его регулярную очистку от пылегрязевых отложений. Из-за этих загрязнений материал теряет прозрачность, а от этого сильнее нагревается, что ведет к деформации листа. Поэтому необходимо следить за чистотой теплицы или любого другого сооружения из этого материала.

Поликарбонат легко чистить. Для этого можно использовать любое средство для мытья посуды, если под рукой нет какого-либо специального, а также хлопковую ткань.

Важно: моющее средство не должно содержать аммиака, так как он разрушает материал, а для жирных пятен нужно использовать этиловый спирт! Не следует тереть поликарбонат щёткой или скребком, а только хлопковой тканью! Иначе есть риск повредить покрытие, которое защищает поликарбонат от вредного воздействия ультрафиолета.

Химический состав поликарбоната

Поликарбонат является сложным полиэфиром двухатомных фенолов и угольной кислоты. От того, из чего состоит поликарбонат, как он сделан, что это в принципе такое и где его используют, зависят свойства и основные характеристики. Наиболее востребованными на данный момент остаются полимеры на базе бисфенола А – самого доступного вещества. Его синтезируют методом конденсации фенола и ацетона.

Изготовление данного материала – процесс сложный, требующий применения специального оборудования и сырья. Данный полимерный материал получают следующим образом:

• В растворителях органического происхождения.
• Путем межфазной поликонденсации в щелочах.
• В расплаве, посредством переэтерификации диарилкарбонатов бисфенолами.

Многое зависит от того, где и для чего используется поликарбонат в дальнейшем, какие требования к нему предъявляются. Как уже было отмечено выше, чаще всего производители получают материал путем применения бисфенола А и фосгена, однако в инновационных разработках его вхождение в состав может и полностью исключаться.

Какие есть разновидности поликарбоната на рынке?

В зависимости от структуры, поликарбонат может быть монолитным, сотовым или же профилированным. Производятся два вида поликарбоната – сотовый и монолит. По качеству они одинаковы. Отличие лишь в том, что структура сотового поликарбоната ячеистая (внутри он пустотелый, есть лишь перегородки между ячейками), а монолит – сплошной без пустых ячеек внутри.

Каждый из данных видов характеризуется индивидуальной толщиной и плотностью. Соответственно, продукция имеет различные сферы применения.

Сотовый или, как его еще называют, ячеистый материал обладает разным числом внутренних перемычек. Их количество определяет эксплуатационные характеристики поликарбоната.

Ячеистый поликарбонат имеет меньший вес, чем монолит, а также у ячеистого немного выше шумоизоляция, благодаря пустотам в сотах.

Остановимся подробнее на том, какой бывает поликарбонат. Также обозначим ключевые особенности каждого типа данного полимера. Дополнительно отметим специфические качества структуры материалов.

Сотовый поликарбонат

Данный вид представлен ячеистыми панелями, внутри которых находятся многочисленные ребра жёсткости. Лист изготавливается путём продавливания расплавленных полимеров через фильеры. В результате образуется целостная конструкция с индивидуальной системой каналов.

В зависимости от количества рядов перемычек выделяют 1-, 2-, 4- и 6-камерный материал. Рёбра жёсткости, расположенные под прямым углом или наклонно, формируют Н-образный или Х-образный срез. Причём последняя разновидность отличается бо́льшей жёсткостью.

Ключевые свойства сотового поликарбоната:

• лёгкий – весит намного меньше акрила и обычного стекла с аналогичной толщиной, выступает полноценной альтернативой схожей по прямому назначению продукции;
• устойчивый к ударам – благодаря вязкости он способен выдерживать даже серьезные механические воздействия;
• невосприимчивый к перепадам температур в диапазоне от -40 С до 120 градусов Цельсия, не подверженный деформациям при нагревании до установленного предела;
• очень прочный – выдерживает осадки в виде града и снега, а также высокую ветровую нагрузку, благодаря чему часто используется в строительной отрасли;
• обладает низкой горючестью – не воспламеняется при воздействии огня, не способствует его распространению.

Широкое применение поликарбоната сотового типа также обусловлено его низкой теплопроводностью, отличными изолирующими качествами и способностью пропускать до 86 процентов солнечных лучей. Одновременно материал обеспечивает защиту от вредного ультрафиолета, не утрачивает эксплуатационных характеристик в течение многих лет использования.

Существуют следующие виды:

• 1-камерный – 2 литых листа + 1 ряд перемычек;
• 2-камерный – 3+2;
• 4-камерный – 5+4;
• 6-камерный – 7+6.

Расположенные под наклоном или прямым углом ребра жесткости отдалены друг от друга на 5-25 мм и формируют H-образный (аналог маркировка R) или Х-образный поперечный разрез. Многокамерный лист с толстой фактурой сочетает прочность и несущую способность, но затрудняет монтажный изгиб. Тонкие панели с 1 или 2 рядами камер менее плотные, мягко переносят деформации скручивания, хорошо подходят для арочных конструкций.

Монолитный поликарбонат

Монолитный поликарбонат визуально образует пластину с однородной структурой, напоминающую стекло. Монолитный вариант действительно очень схож по однородно-сплошной структуре с облегченным силикатным стеклом повышенной прочности. Пропускает до 90 процентов света. Может использоваться при температуре воздуха от -40 С до +120 градусов Цельсия, не меняя при этом своих характеристик, не деформируясь и не теряя эксплуатационного ресурса.

Его часто позиционируют как более практичную альтернативу стеклу. Это вполне справедливо: полимер отлично пропускает солнечные лучи. Одновременно, он в десять раз легче, чем стеклянные изделия той же толщины, и до 250-ти раз прочнее них.

Ключевые свойства монолитного поликарбоната:

• способность к компенсации расширения под воздействием высоких температур;
• прочность при повышенной гибкости;
• уменьшенная теплопроводность;
• возможность «фильтровать» вредное ультрафиолетовое излучение;
• лёгкость, удобство транспортировки и монтажа.

Для производства гибкого листового полимера обычно применяется метод горячей штамповки. Его разнообразие выражается в большом количестве марок и индивидуальности их качеств. Например, РС-005 – это материал высокой вязкости, а РС-010 – низкой вязкости.

Стандартно монолитный поликарбонат изготовлен в виде плоской панели, но он также имеет и профилированное исполнение (пластиковый шифер), которое:

• качественно компенсирует температурные расширения;
• обладает привлекательным внешним видом;
• устойчиво к весовым нагрузкам.

Технология горячей штамповки и купольные формы позволяют создавать округлый монолитный поликарбонат для возведения полусферических и эллипсообразных конструкций. При этом материал сравним по ударостойкости с листовым алюминием такого же форм-фактора и в 10 раз крепче акриловых полимеров. Сохраняет устойчивость к механическому воздействию при низких температурах до минус 30-40 градусов Цельсия.

Профилированный поликарбонат

Профилированный поликарбонат представляет собой панель, имеющую гофрированную форму. Как правило, это прозрачные листы небольшой толщины, которые быстро нагреваются и охлаждаются, а потому препятствуют образованию конденсата. Принятое в соответствии с видами и характеристиками обозначение поликарбоната профилированного типа при маркировке – МП.

Ключевые свойства профилированного поликарбоната:

• несмотря на толщину до 1.5 мм, он способен выдерживать высокую нагрузку – до 320-ти килограммов на 1 квадратный метр;
• обладает высокой светопропускной способностью;
• минимизирует вероятность образования конденсата на внутренней поверхности за счет быстрого охлаждения;
• характеризуется высокой гибкостью, лёгкостью, а также простотой монтажа;
• препятствует распространению пламени, не загорается.

Монолитный и сотовый поликарбонат относятся к группе самозатухающих пластмасс со слабым дымовыделением. Для стабильного горения необходимо длительное и направленное воздействие открытого пламени с температурой свыше +600°C. В других случаях критический нагрев проявляется в виде термодеформаций, размягчения, медленного плавления.

Эксплуатационные качества поликарбоната

Ячеистый тип легче стекла в 25 раз, монолитный – впятеро. Благодаря многократному уменьшению весовых нагрузок, можно безопасно использовать менее мощные фундаменты и опорно-несущие конструкции. Это значительно удешевляет, упрощает и ускоряет строительство.

Адаптивность к сложным архитектурным формам, стойкость к резким перепадам температур, влаге, морозу, избыточному нагреву и умеренная цена определяют дополнительную популярность листов в частном, коммерческом, промышленном секторе.

Чтобы панель оставалась мягкой, целой и прочной в любых условиях эксплуатации нужно использовать варианты с пленкой UV-защиты толщиной от 30 мкм, которая вплавляется в верхний слой методом коэкструзии. На выбор предложены 1-сторонние (1УФ) и 2-сторонние (2УФ) модификации с гарантийным сроком службы от 10-15 лет. Менее эффективная альтернатива – панели с увеличенным количеством ультрафиолетовых стабилизаторов, которые добавляются в расплав на стадии производства (информация указана в заводской маркировке).

Варианты размеров и характеристики

Ячеистые разновидности многослойных плит изготовлены в соответствии с нормами ГОСТ Р 56712-2015 и ТУ производителей. Имеют стандартную ширину 210 см при вариациях длины до 600-1200 см. Распространённый тип толщины – 4 мм, 6 мм, 8 мм, 10 мм и 16 мм. Самый толстый поликарбонат с внутренними рёбрами жёсткости – 20 мм, 25 мм и 32 мм. Минимальный радиус изгиба составляет 0,5-3 метра. Изменение линейных размеров не превышает 3-5% даже при длительном нагреве температурой +95-100°C.

***

В завершение хотелось бы сказать несколько слов о различных расцветках поликарбоната. Данный материал имеет достаточно богатую цветовую гамму, особенно сотовый. У литого не столь велико разнообразие цветов, потому что его используют реже, чем ячеистый, но всё равно хороший выбор всегда есть.

Основное назначение цветного поликарбоната – это, естественно, придание красоты и оригинальности внешнему виду постройки. Но некоторые специалисты утверждают, что для сооружения теплицы цвет имеет значение не только в эстетическом плане. Считается, что зеленый цвет не подходит для теплиц, потому что он угнетает рост растений, а красный или оранжевый, — наоборот, этому росту способствует. В любом случае, у каждого, кто решил использовать данный материал в строительстве, — есть где проявить свою фантазию.