Policarbonato monolitico - caratteristiche tecniche, proprietà e applicazione del materiale

Nella costruzione moderna, i materiali trasparenti sono ampiamente utilizzati, spesso formano completamente l'aspetto degli edifici. Oltre al vetro ordinario, sono diffuse anche le proprietà monolitiche del policarbonato e il cui utilizzo consente la creazione di strutture edili uniche. Questa plastica ha eccellenti caratteristiche tecniche, il che la rende indispensabile per la costruzione di strutture per vari scopi.

Che cos'è il policarbonato monolitico?

Questo materiale è stato ottenuto per la prima volta alla fine del XIX secolo come sottoprodotto nella sintesi di farmaci per alleviare il dolore. Sorge una domanda del tutto naturale: che cos'è il policarbonato monolitico e quali proprietà ha? È insolubile in acqua e molti altri liquidi in termini di trasparenza e può competere con vetro silicato di alta qualità.

Le caratteristiche tecniche del policarbonato monolitico, che sono ai massimi livelli, appartengono al gruppo dei termoplastici. I composti aromatici più utilizzati sintetizzati dal bisfenolo A. A sua volta, questa sostanza è ottenuta per condensazione di componenti relativamente economici di acetone e fenolo. Questa circostanza rende possibile il suo uso diffuso nell'edilizia e in altri settori.

Il policarbonato monolitico viene fornito al consumatore sotto forma di materiale in fogli con uno spessore da 1 a 12 mm in una dimensione standard di 205 × 305 mm. Su ordine speciale è possibile realizzare pannelli con altri parametri geometrici mantenendo la larghezza. Questa limitazione è correlata alle dimensioni standard dell'estrusore utilizzato per produrre il polimero.

La produzione industriale di policarbonato monolitico viene eseguita in conformità con TU 6-19-113-87. Ciò fornisce al materiale le caratteristiche necessarie nei seguenti parametri: resistenza alla trazione, resistenza all'urto e resistenza alle basse e alte temperature. Attualmente, la nomenclatura dei policarbonati prodotti nel nostro paese e all'estero è composta da dozzine di articoli.

In questo elenco, i seguenti gradi di questo materiale, diversi per alcune proprietà e caratteristiche:

• PC-005 e PC-003 si riferiscono a polimeri ad alta viscosità, fino a poco tempo fa PK-1.
• Il materiale termoplastico a media viscosità PC-007 ha sostituito i policarbonati PK-2 e PK-LT-10.
• Materiale RS-010 a bassa viscosità precedentemente designato PK-LT-12 e PK-3.
• Pannelli termostabilizzati PK-LT-18-m verniciati in nero (fino a poco tempo fa, PK-4).
• PK-5 - un materiale appositamente sviluppato per scopi medici, viene utilizzato insieme a policarbonati monolitici importati.
• PK-6 - fogli per dispositivi ottici e strutture di illuminazione.
• PK-LST-30 - un materiale con uno stucco realizzato in silicone o vetro al quarzo (ex designazione PK-LSV-30 e PK-NKS).
• PK-M-1 - pannelli con un coefficiente di attrito minimo della superficie.
• PK-M-2 - elevata resistenza ai microcracking e eccellenti proprietà antincendio. Attualmente non ha analoghi nel mondo.
• PK-TS-16-OD - materiale appartenente alla categoria più alta in termini di resistenza alla fiamma aperta e alle alte temperature. I pannelli sono progettati specificamente per strutture con severi requisiti di protezione antincendio.

Oltre ai policarbonati monolitici trasparenti, l'industria offre ai consumatori pannelli con un basso grado di trasmissione della luce di vari colori.

Il rapporto tra policarbonato monolitico e temperatura

Gli indicatori di resistenza dei pannelli polimerici alle condizioni climatiche sono determinati dalle pertinenti norme russe e internazionali. Il policarbonato monolitico ha una significativa resistenza al gelo, può essere utilizzato per la fabbricazione di strutture esterne. Quest'ultimo può essere utilizzato a temperature fino a -50 ° C purché non vi siano carichi meccanici, a -40 ° C questo materiale può resistere anche a shock.

La resistenza al calore della maggior parte dei tipi di policarbonati è fino a + 120 ° C. Per i singoli campioni, questa cifra raggiunge +150 ° C. Come tutti i materiali, quando il polimero è riscaldato in dimensioni, il coefficiente di dilatazione termica lineare è determinato da una tecnica speciale. Per il policarbonato monolitico, il suo valore è 6,5 × 10-5 m / ° C, che ne consente l'utilizzo per la produzione di strutture esterne critiche. Operano con successo in condizioni con differenze di temperatura significative.

Resistenza chimica del materiale

Il policarbonato monolitico è un polimero in grado di resistere efficacemente a fattori ambientali distruttivi. Il materiale è inerte rispetto a molti mezzi aggressivi e questa capacità dipende dalla temperatura e dalla concentrazione delle sostanze.

I pannelli sono altamente resistenti agli agenti chimici ai seguenti composti:

• Acidi organici e inorganici e soluzioni dei loro sali.
• Riduttori e agenti ossidanti di vario tipo.
• Alcoli e detergenti sintetici.
• Grassi e carburanti organici e lubrificanti.

Tuttavia, alcuni composti chimici sono in grado di reagire con il polimero, il che porta alla graduale distruzione dei pannelli.

Per comodità del lettore, le informazioni sulla resistenza del policarbonato a determinati liquidi sono presentate sotto forma di tabella:

Resistenza meccanica in policarbonato ISO 527

I pannelli sono caratterizzati dalla loro capacità di resistere a un'ampia varietà di carichi per un periodo di tempo significativo. La certificazione del policarbonato in termini di resistenza meccanica è rilasciata conformemente ai requisiti delle norme russe, americane e internazionali.

I vantaggi di questo materiale includono:

• La resistenza alla flessione del polimero viene controllata secondo ISO 178 e ammonta a 95 MPa, a seconda del grado.
• Il modulo elastico in questo test è nell'intervallo di 2600 MPa.
• La resistenza alla trazione del foglio quando testata per lacerazione secondo ISO 527- fino a 60 MPa.
• Il modulo elastico a tali carichi è fino a 2200 MPa con allungamento relativo del campione in alcuni casi raggiunge il 100%.
• La viscosità del policarbonato monolitico quando testata secondo il metodo Charlie per prodotti con un'incisione di una certa profondità non è superiore a 30 - 40 kJ / m².
• Un indicatore simile per Izod è compreso tra 600 e 800 J / m.

La lastra in policarbonato è altamente resistente agli urti. Pertanto, durante i test senza incisione preliminare del materiale, è rimasto intatto ai massimi carichi ottenibili in laboratorio.I pannelli particolarmente durevoli vengono utilizzati per la fabbricazione di prodotti protettivi e mezzi per garantire la sicurezza dei cittadini e delle forze dell'ordine.

Il policarbonato monolitico, a differenza del vetro, può piegarsi in normali condizioni ambientali. La proprietà indicata del materiale è ampiamente utilizzata nella fabbricazione di vari tipi di strutture arrotondate: tettoie, recinzioni e simili. Questa qualità è caratterizzata da un raggio di curvatura limitante, che dipende dallo spessore del foglio.

Informazioni dettagliate su questo problema sono presentate nel grafico:

Dipendenza del raggio di curvatura massimo possibile dallo spessore di un foglio di policarbonato monolitico.

Spessore del foglio e gravità specifica

L'industria offre una vasta gamma di pannelli trasparenti e opachi in un'ampia varietà di colori. Le caratteristiche monolitiche del policarbonato, che sono uniche per molti aspetti, hanno una densità di 1200 kg / m3. Questo è significativamente inferiore a quello del vetro della finestra, che ha più del doppio del peso specifico. Questa circostanza consente di facilitare notevolmente molte strutture edilizie, purché la loro resistenza meccanica sia mantenuta a un livello adeguato.

La conoscenza di un indicatore come il peso di un metro quadrato di policarbonato monolitico è necessaria per determinare la massa del materiale di copertura durante i lavori di sistemazione e progettazione.

Il valore di massa del policarbonato monolitico dipenderà dallo spessore del foglio di materiale:

Dipendenza del peso di un foglio standard di policarbonato monolitico, dimensioni 2050x3050 mm, dal suo spessore.

Resistente ai raggi UV

I pannelli monolitici in policarbonato hanno una trasmissione della luce selettiva. Per ottenere questo effetto, viene applicato un rivestimento protettivo sulla superficie del foglio mediante estrusione. Lo spessore di questo strato è sufficiente per ritardare e assorbire le radiazioni dalla parte ultravioletta dello spettro, mentre la luce a infrarossi visibile e morbida penetra liberamente attraverso la barriera. A seconda della marca della scheda, viene applicato un rivestimento protettivo su uno o entrambi i lati.

La tecnologia di estrusione utilizzata elimina la possibilità di delaminazione dalla base a causa della compenetrazione dei materiali. Un'altra tecnologia per proteggere il pannello dall'esposizione alle radiazioni UF consiste nell'utilizzare speciali additivi di stabilizzanti nel volume di plastica. Questo metodo di protezione dei polimeri è più costoso, ma la sua efficacia è molto più elevata.

Per proteggere il policarbonato monolitico dai danni durante lo stoccaggio e il trasporto, è incollato con un film plastico. Indica la marca del pannello e il lato su cui viene applicato il rivestimento protettivo. Il film viene rimosso direttamente durante l'installazione o immediatamente dopo, altrimenti sarà difficile rimuoverlo dalla superficie del pannello.

Prestazione al fuoco

Il policarbonato sotto l'influenza di una fiamma aperta e quando viene superata una certa temperatura, inizia a sciogliersi e si accende. Al termine dell'esposizione esterna, questo processo svanisce spontaneamente. I pannelli in materiale polimerico hanno le seguenti caratteristiche in termini di sicurezza antincendio:

• resistenza alle alte temperature e alla fiamma libera;
• durante la combustione, la formazione di fumo è minima;
• i prodotti della combustione non sono tossici;
• l'indice di ossigeno del materiale è del 28-30%.

Il policarbonato monolitico appartiene alla categoria dei materiali autoestinguenti. Ciò consente di classificarlo come categoria di sicurezza antincendio V-1 (B1) in conformità ai requisiti delle norme UL-94 e DIN 4102. Allo stesso tempo, nel processo di produzione non vengono utilizzati ritardanti di fiamma e altri additivi.

Vita di servizio

I pannelli monolitici in policarbonato sono realizzati in granuli mediante estrusione o stampaggio ad iniezione.

La durata di questo materiale è determinata dai seguenti fattori:

• qualità delle materie prime e rispetto delle condizioni tecniche di fabbricazione;
• installazione corretta;
• condizioni climatiche ed esposizione a fattori ambientali avversi.

Diversi produttori dichiarano le loro condizioni d'uso del materiale, mentre la cifra minima supera i 10 anni. Gli studi condotti in un laboratorio specializzato hanno mostrato che l'esposizione a lungo termine (oltre 2000 ore) provoca una riduzione della permeabilità del pannello inferiore al 10%. Ciò corrisponde a circa 20 anni di sfruttamento del policarbonato nelle regioni desertiche dell'Arizona o di Israele.

Parametri ambientali

Come accennato in precedenza, il policarbonato monolitico è prodotto da granulato grezzo su attrezzature speciali con un ciclo tecnologico chiuso. Questo metodo di fabbricazione dei pannelli consente di ridurre al minimo gli impatti ambientali negativi. Il materiale stesso è caratterizzato da inerzia chimica e non emette sostanze nocive e pericolose per l'uomo e gli animali.

Il policarbonato monolitico in base alle sue caratteristiche ambientali è raccomandato per uso interno. Marchi speciali di pannelli sono realizzati appositamente per l'uso in medicina e nell'industria farmaceutica. Consentire l'uso di questo materiale nelle costruzioni per eseguire decorazioni esterne ed interne.

Trasmissione della luce

L'industria produce diversi tipi di policarbonato con diversi indicatori di permeabilità alla luce solare e all'illuminazione artificiale. In termini di trasmissione della luce, i pannelli trasparenti hanno i seguenti indicatori dall'86 all'89%. In questo caso, l'introduzione di speciali additivi nel materiale consente di modificare le proprietà ottiche del materiale e ottenere il massimo assorbimento dei raggi ultravioletti dello spettro.

Altri indicatori ottici in policarbonato caratterizzano il grado di trasparenza. Pertanto, l'indice di colore giallo per i campioni incolori non è più di un'unità e il grado di torbidità non supera lo 0,5%. I pannelli realizzati con questo polimero non sono in alcun modo inferiori al vetro al silicio e, insieme ad altri vantaggi, mantengono le loro caratteristiche per tutto il ciclo di vita.

Isolamento termico

Il policarbonato monolitico non appartiene alla categoria di materiali progettati per ridurre le perdite di energia attraverso l'involucro edilizio. Tuttavia, questi pannelli hanno una conduttività termica inferiore rispetto ai normali vetri delle finestre. Per il policarbonato, questa caratteristica ha un valore di 0,2 W / mK, le misurazioni sono state eseguite secondo il metodo approvato dalla norma DIN 52612. I vetri delle finestre hanno una grande conduttività termica.

Va tenuto presente che le proprietà isolanti del materiale aumentano con l'aumentare dello spessore. Quindi, ceteris paribus, una lastra di policarbonato monolitico di 8 mm è quasi il 20% più efficace di un vetro simile. Una differenza ancora maggiore si osserva quando si installano due o più pannelli con uno spazio d'aria tra di loro. Negli ultimi anni, questo polimero è sempre più utilizzato nelle finestre a doppi vetri anziché nei vetri tradizionali.

Il balcone è vetrato con policarbonato monolitico.

insonorizzazione

Il policarbonato monolitico ha una struttura interna viscosa della piastra e, grazie a questa caratteristica, è in grado di assorbire efficacemente i suoni. In base ai risultati della misurazione, il livello di isolamento acustico per lastre con uno spessore da 4 a 12 mm varia da un valore minimo di 18 dB a un valore massimo di 23 dB.

Il policarbonato monolitico ha una densità inferiore rispetto al vetro della finestra e, di conseguenza, può attenuare significativamente le onde sonore, specialmente nella gamma delle basse frequenze. Questa proprietà del materiale consente di utilizzarlo per la produzione e l'installazione di schermi fonoassorbenti lungo strade trafficate.

Resistente all'umidità

Il policarbonato monolitico è non igroscopico, in altre parole, il polimero non assorbe l'acqua. Questa proprietà consente di utilizzarlo in ambienti con elevata umidità in serre, focolari, piscine e altre strutture di questo tipo.Per evitare la condensa sulla superficie interna della piastra durante il processo di produzione, è possibile applicare uno speciale film polimerico. Gradi speciali di materiale sono contrassegnati sulla pellicola protettiva e vengono installati all'interno del rivestimento durante l'installazione.

Colori del pannello

I produttori di policarbonato monolitico offrono ai loro clienti, oltre ai fogli trasparenti, anche quelli verniciati. In diverse società, la gamma di colori delle lastre può differire in modo significativo dai prodotti delle imprese concorrenti.

I più comuni sono i seguenti colori della piastra:

La colorazione del pannello viene effettuata introducendo il pigmento nella massa del materiale immediatamente prima dello stampaggio. Questa tecnologia offre un'elevata uniformità del colore e una notevole durata. La composizione colorante è uniformemente distribuita su tutto il pannello, il che impedisce che si bruci. Le singole aziende che producono questo materiale offrono anche altre soluzioni di colore personalizzate.

Appuntamento e ambiti del policarbonato monolitico

I pannelli in plastica trasparente e verniciata stanno diventando sempre più popolari tra i consumatori e stanno diventando sempre più sostituti del vetro silicato e al quarzo. Il policarbonato monolitico, il cui uso nell'edilizia è in continua espansione, è richiesto in altri settori.

Le principali aree di utilizzo dei pannelli trasparenti e verniciati sono le seguenti:

Negli ultimi anni, il campo di applicazione dei pannelli monolitici in policarbonato si è ampliato sempre di più. Il materiale viene anche utilizzato nelle istituzioni mediche per l'installazione di scatole con condizioni sterili e la produzione di altre attrezzature speciali.

La complessità delle strutture di montaggio in policarbonato monolitico

Questo materiale è semplice e conveniente nella fabbricazione, nello stampaggio e nel fissaggio delle parti. Per lavorare con policarbonato monolitico, è possibile utilizzare utensili manuali o elettrici con una superficie di taglio in acciaio. È importante che le seghe circolari o a nastro abbiano la nitidezza corretta. Per uso professionale, si consigliano utensili con punta in metallo duro o con punta in metallo duro con raffreddamento del sito di taglio o perforazione con aria compressa.

Nella fabbricazione di strutture in policarbonato monolitico, sono consentiti i seguenti metodi di lavorazione del materiale:

• Fresatura.
• Taglio con una sega circolare, sega a nastro o forbici.
• Praticare o praticare fori con un dispositivo speciale.
• Taglio laser del materiale.

Le lastre monolitiche in policarbonato possono essere formate a freddo e a caldo. In questo caso, il raggio di curvatura minimo consentito dovrebbe essere 150 volte lo spessore del pannello. L'arrotondamento del foglio deve essere eseguito esclusivamente lungo la linea di estrusione. La direzione di piegatura corretta deve essere indicata sulla pellicola protettiva, che viene rimossa durante l'installazione.

Il fissaggio dei fogli alle strutture degli edifici può essere effettuato utilizzando viti autofilettanti con rondella pressa e guarnizioni in polimero o gomma.I pannelli separati sono interconnessi mediante solventi speciali, saldatura e altri metodi. La corretta installazione del policarbonato monolitico offre la possibilità di utilizzarlo durante l'intero ciclo di vita.

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