Говоря о листовом материале из поликарбоната, называемом, как правило, «монолитный поликарбонат», «литой поликарбонат» или просто «поликарбонат», его сравнивают с другими листовыми материалами, и в первую очередь, актуально сравнение с прозрачными листами. Ассортимент листов, предлагаемых большинством производителей, во многом идентичен. Это обусловлено единой технологией их производства и ограничениями, накладываемыми применением современных экструзионных установок. Так, максимальная ширина ограничена 2-2,1 м, длина же листов теоретически может быть любой, но на практике не превышает 6 п.м. Толщина листов находится в пределах 0,5-15 мм. В отношении габаритных размеров монолитный поликарбонат имеет бесспорное преимущество по сравнению с другими прозрачными листовыми материалами. Правда, наибольшей популярностью, за редким исключением, тем не менее, пользуются листы размером 2х3 м.

По степени прозрачности (89% светопропускания) монолитный поликарбонат ничем не отличается от обычных стекол, прозрачных вариантов полистирола, ПВХ, САН, ПЭТ и уступает, как и прочие материалы, лишь органическому (93%) и кварцевому (100%) стеклу.

Ударопрочность поликарбоната в 250 раз превышает ударопрочность обычного стекла и почти в 10 раз ударопрочность органического (акрилового) стекла. В технических характеристиках на листовой поликарбонат напротив слова «ударопрочность» в графе «значение показателя» Вы, скорее всего, обнаружите «не бьется» или «не разрушается». И это действительно так. Именно поэтому поликарбонат используется в качестве защитного антивандального остекления – самолетов, катеров, яхт, мотоциклов, поездов, общественного транспорта, переходов на МКАД, автобусных остановок и телефонных будок, прозрачных ограждений в зоопарках, остекления в залах ожидания, музеях и т.д. Из поликарбоната делают борта хоккейных площадок, кабинки подвесных канатных дорог, формуют прозрачные щиты полицейских, забрала и защитные шлемы мотоциклистов и пожарников. Монолитный поликарбонат широко применяется в качестве светопропускающего покрытия и остекления различных сооружений, для изготовления зенитных фонарей, осветительного оборудования, перегородок. В производстве наружной рекламы (которую сегодня можно по праву назвать составляющей частью архитектуры города) при повышенных требованиях к ударопрочности материала также используется поликарбонат (объемные буквы с внутренней подсветкой, полнообъемные модели рекламируемого изделия, вывески и т.д.). Любые изделия, выполненные из монолитного поликарбоната, надежно защищены от любых проявлений вандализма.

Поликарбонату принадлежат и еще три неоспоримые "пальмы первенства":
Во-первых - это самый морозостойкий среди пластиков. Он может применяться при температурах до –50°С без нагрузки и до –40°С с нагрузкой, в том числе и ударной (что особенно важно).
Во-вторых, поликарбонат пожаробезопасен, т.к. это - трудновоспламеняемый самозатухающий материал.
И, в-третьих, поликарбонат - самый теплостойкий среди прозрачных пластиков, максимальная температура его эксплуатации +120°С.

Основные области применения монолитного поликарбоната:

· Безопасное остекление в архитектуре и строительстве

  • заполнение оконных проёмов;
  • остекление учебных, спортивных и других общественных зданий;
  • возведение перегородок в административных и торговых зданиях;
  • прозрачные крыши мансард, атриумы, зимние сады
  • зенитные фонари
  • прозрачные звукопоглащающие барьеры на автомагистралях
  • остекление переходов над автомагистралями

· остекление транспорта – самолетов, катеров, яхт и т.д.
· прозрачные защитные экраны производственного оборудования
· прозрачные защитные щиты полицейских
· прозрачные защитные щитки шлемов, сварочных масок
· световая реклама, антивандальные рекламные изделия и конструкции

 

Рекомендации по работе с монолитным поликарбонатом

Монолитный поликарбонат легок в обработке. Его можно пилить (ножовкой, ленточной или дисковой пилой), сверлить, фрезеровать с применением обычных инструментов для дерево- и металлообработки.

Листы можно сгибать без нагрева. Минимальный радиус сгибания листа зависит от его толщины.
R мин. = 175 х t , где t – толщина листа.
Например, минимальный радиус сгибания поликарбоната толщиной 3 мм равен 52,5 см (175х3мм=525 мм).

Из монолитного поликарбоната получают качественные термоформованные изделия самого разного назначения, что широко применяется в строительстве, светотехнике, приборостроении, медицине, авиации, производстве наружной рекламы и т.д. Рекомендуемая температура формования от +180 до +210°С.

Как и все пластики, поликарбонат имеет низкую, по сравнению с обычным стеклом, теплопроводность (0,21 Вт/м К), степень теплоизоляции монолитного поликарбоната толщиной 2 мм аналогична степени теплоизоляции обычного стекла толщиной 10 мм. При этом он, имея плотность 1,2 г/куб.см, в два раза легче обычного стекла. Светопропускание прозрачных листов составляет 89% (тот же показатель имеет обычное стекло).

При наружном применении поликарбоната (как и других материалов) необходимо учитывать термическое расширение материала. Изменение размера листа под воздействием смены температур (зима-лето) составляет 4 мм/п.м при разнице температур 60°С (от –30° до +30°)
При применении конструкций из поликарбоната в строительстве в качестве наружного остекления, фонарей, куполов, в наружной рекламе следует иметь ввиду, что листы, предназначенные для применения на улице, должны иметь защиту от ультрафиолета, гарантирующую сохранность всех физико-механических свойств, цвета и прозрачности материала под воздействием солнечных лучей. Производители поликарбоната наносят на листы с одной или с обеих его сторон специальный УФ-стабилизирующий слой, о наличии которого дается указание на защитной пленке листов.

Листы монолитного поликарбоната легко режутся пилами по дереву. Следует избегать использования высокоскоростного оборудования для резки стали, поскольку высокое трение приводит к плавлению поликарбоната. Листы поликарбоната можно пилить ленточными, циркулярными, ручными пилами и другими режущими инструментами.

 


Циркулярная пила

Ленточная пила

Скорость резки

180-250 м/мин.

200-250 м/мин.

Скорость инструмента

1800-2400 м/мин.

600-1000 м/мин.

Ширина распила

2-5 мм

1,5-2,5 мм

При толщине материала до 5 мм можно пользоваться гильотинной резкой.
Возможно применение лазерной резки (но кромка среза обычно выглядит обгоревшей и из-за высокой местной температуры, могут возникнуть внутренние напряжения, поэтому после лазерной резки рекомендуется отжечь изделия при 130 °С в течение 1 - 2 часов).
Хорошие результаты можно получить с помощью гидромеханической резки на отрегулированном станке.
· Поликарбонатный материал хорошо обрабатывается. Однако необходимы специальные меры для предотвращения перегрева и оплавления из-за высокого трения. Если для обеспечения хорошего качества поверхности применяются высокие скорости резания, то может потребоваться периодическая остановка станка, что6ы дать изделию возможность остыть. Во избежание фрикционного перегрева следует пользоваться острым режущим инструментом.

Листы монолитного поликарбоната можно склеивать как между собой, так и с другими материалами. В зависимости от требований, предъявляемых к внешнему виду и условиям эксплуатации клеевого соединения рекомендуется использовать разные виды клея. Клеи на основе растворителей не подходят для поликарбоната, т.к вызывают в нем серьезные повреждения, которые могут быть незаметны внешне, но непременно скажутся на прочности материала в последующей эксплуатации.
- Для небольших изделий, к которым не предъявляются особые требования по ударопрочности можно применять клеи-пистолеты для клеев горячего отверждения на полиамидной основе.
- Для применения в нагруженных конструкциях с повышенными требованиями по ударопрочности и стойкости к атмосферным воздействиям (например, в аквариумах, при приклеивании листов к друг другу или края листа к раме в фонарях верхнего света, герметизации автомобильных окон) рекомендуется использовать силиконовый клей (например, Q3-7098 производства Dow Corning Ltd). Данный клей обеспечивает приклеивание поликарбоната к стеклу, металлу, поликарбонату и другим пластикам. Если поверхность загрязнена, то обезжиривание поверхности проводится изопропиловым спиртом. Данный клей непрозрачен (м.б. белым, серым, черным).
- Для изделий, к которым предъявляются жесткие требования по оптической прозрачности, высокой прочности соединения, ударопрочности, химической стойкости рекомендуются двухкомпонентные клеи на полиуретановой основе (например, HE 17017 или HE 1908 производства Engineering Chemical Ltd).
- Для приклеивания плоских листовых деталей из поликарбоната к плоским поверхностям можно использовать двухстороннюю клейкую ленту 4830 производства «3М» (акриловый вспененный клей).

· Для окрашивания листов поликарбоната рекомендуется использовать двухкомпонентные краски на полиуретановой или эпоксидной основе. Красок на основе растворителей следует избегать (они могут повредить поликарбонат).

· Для очистки и обезжиривания применяйте изопропиловый спирт. Для промывки, очистки от пыли или полировки листов можно применять распыляемые очистители, которые содержат парафины и растворители специальных составов. Они оставляют на материале глянцевый защитный слой, обеспечивающий защиту от статического электричества и пылеотталкивание. Поликарбонатные листы можно чистить с помощью 100%-ой хлопковой ткани и больших количеств мягкого детергента и воды. Лучше всего использовать мягкие составы для мытья посуды. Следует избегать составов для чистки стекла, содержащих аммиак, так как они разрушают поликарбонат.

· Листы монолитного поликарбоната можно сгибать (например, для использования в арочных конструкциях), не прибегая к нагреву.

Толщина листа (мм) Lexan Exell (ST)

Минимальный радиус изгиба листа (мм)

3

575

4

700

5

875

6

1050

8

1400

При применении поликарбоната на улице необходимо учесть следующие рекомендации:

· Для применения на улице должны использоваться только листы, имеющие специальный УФ-стабилизирующий слой, защищающий поликарбонат от разрушительного воздействия солнечных лучей, вызывающих деградацию листов (помутнение, пожелтение, снижение прочностных характеристик). Листы должны устанавливаться т.о., чтобы защищенная сторона листа была снаружи (пленка, которой оклеены листы, имеет с этой стороны специальную маркировку). Для вертикальных ограждающих конструкции (например, прозрачный барьер на автомагистрали) должны использоваться листы с двухсторонней защитой от ультрафиолета. Листы монтируются в пленке, которая удаляется сразу по завершении монтажа.
· При монтаже поликарбоната на улице, необходимо учитывать термическое расширение листов, характеризующееся показателем термического расширения a= 0,065 мм/м С.
Изменение размера листа рассчитывается по формуле DL = L х a х Dt,
где L – исходная длина листа (м),
Dt – диапазон изменения температур, обычно принимаемый равным 60°С (от –30° до +30°).
Т.о. изменение размера листа поликарбоната составляет 3,9 мм/пм при Dt=60°С.

· Крепление листов лучше всего осуществлять “плавающим способом”, закрепляя их в раме или при помощи специальных соединительных профилей.
Глубина заделки края листа в обрамляющий или соединительный профиль должна быть не менее 25 мм.
Листы поликарбоната могут фиксироваться и при помощи саморезов (применение заклепок исключается!).

Для компенсации термического расширения листов (во избежание их коробления и выскальзывания из элементов крепления) отверстия под саморез в листе следует делать несколько больше диаметра самореза и использовать шайбы с уплотнительными прокладками

(исключая ПВХ). Во избежание возникновения чрезмерных местных напряжений винты должны распределяться равномерно по периметру листа.

· При выборе толщины листа и шага продольной и поперечной обрешетки каркаса конструкции для устройства вертикального ограждения, скатной кровли, фонарей и т.д. необходимо учитывать воздействие ветровых и снеговых нагрузок. Для расчета можно использовать данные для монолитного поликарбоната LEXAN:

 

Нагрузка
Н/кв.м

Отношение ширины листа (W) к длине листа (L) W:L = 1:1

Отношение ширины листа (W) к длине листа (L) W:L = 1:2

Отношение ширины листа (W) к длине листа (L) W:L = 1: >2

Лист толщиной 4 мм

600

1050х1050

800х1600

550х*

1000

875х875

650х1300

450х*

1400

780х780

550х1100

400х*

1600

740х740

500х1000

 


Лист толщиной 5 мм

600

1300х1300

975х1950

675х*

1000

1100х1100

800х1600

575х*

1400

975х975

700х1400

510х*

1600

930х930

670х1340

490х*

Лист толщиной 6 мм

600

1475х1475

1150х2300

800х*

1000

1300х1300

960х1920

680х*

1400

1175х1175

850х1700

600х*

1600

1125х1125

800х1600

575х*

*- максимальная стандартная длина листа 6-7 метров

· При изготовлении арочных конструкции следует учесть, что минимальный радиус сгибания листов определяется по формуле: Rмин. = 175 х t , где t – толщина листа. При соблюдении данной рекомендации возникающие напряжения в листе не повлияют на его свойства в течение всего времени эксплуатации.
При выборе толщины листа и шага несущих арок можно руководствоваться следующими данными:
Монолитный поликарбонат LEXAN толщиной 5 мм. Отношение ширины листа к длине листа W/L=1:>2


Радиус R (мм)

Ширина листа W (расстояние между осями изогнутых профилей) в мм

600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
2200
2400
2600
2800
3000
3200
3400
3600
>3800

2050
2050
2050
2050
2050
2050
1980
1680
1450
1300
1150
1030
950
880
800
740
680

2050
2050
2050
2050
2050
1750
1480
1260
1100
980
880
800
730
670
600

2050
2050
2050
2050
1650
1380
1180
1020
900
800
720
650
600

2050
2050
2050
1780
1430
1200
1000
860
760
670
600

2050
2050
2050
1540
1220
1000
860
750
660
600

2050
2050
1700
1320
1070
900
800
660
600

2050
2050
1520
1200
1000
800
700
600

2050
1800
1520
1100
900
700
620

Нагрузка (Н/кв.м)

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ФОРМОВАНИЮ МОНОЛИТНОГО ПОЛИКАРБОНАТА
При формовании листов формуемая зона обязательно должна находиться при температуре выше “температуры стеклования”, составляющей около 150 °С. Любое несоблюдение этого условия приведет к возникновению в листах высоких внутренних напряжений, что может резко снизить ударную прочность и повысить чувствительность к химическому воздействию. В отличие от других пластиковых материалов, здесь эти внутренние напряжения невооруженным глазом не видны. В некоторых случаях внутренние напряжения можно снять с помощью отжига, однако трудности, с которыми приходится иметь дело при отжиге, делают этот способ сложным и неэффективным.
Термоформование: При использовании термоформования всегда рекомендуется подвергнуть лист предварительной сушке. Предварительно высушенный лист можно безопасно нагревать до 180 ° - 190 °С. При такой температуре лист легко поддается глубокой вытяжке и гибке по заданному профилю.
Гибка по линии нагрева может осуществляться без предварительной сушки, но при этом тоже необходим точный температурный контроль. Вначале перегрев будет обнаруживаться на концах линии изгиба, где листы нагреваются быстрее. Особенно тщательно нужно следить за тем, чтобы гибка не выполнялась на участках, температура которых ниже 155 °С. В противном случае возникнут внутренние напряжения, из-за которых лист потеряет значительную долю своей ударной прочности. Настоятельно рекомендуется поэкспериментировать с небольшими изогнутыми образцами материала и проверить их ударную прочность, нанеся удар тяжелым молотком по линии изгиба образца, положенного на пол или на рабочий стол линией изгиба вверх. Разрушение образца будет означать, что температура гибки была выбрана слишком низкой.
При гибке листов толщиной более 3 мм удовлетворительные результаты могут быть получены только на оборудовании, позволяющем выполнить двухстороннюю гибку по линии. Гибку по линии нагрева можно выполнять с сохранением на изделии защитной полиэтиленовой пленки только для листов толщиной менее 6 мм В случае листов толщиной 6 мм и более, время нагрева и температура на поверхности листа будут слишком высоки, что вызовет местное расплавление полиэтилена. Перед формованием можно снять полиэтилен вдоль линии нагрева, предотвратив тем самым его расплавление, и сохранить полиэтиленовое покрытие на большей части остальной поверхности листа, что облегчит обращение с ним после формования.

Ориентировочные ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ


Норма измерения

Единица измерения

Величина

Физические свойства

Плотность

ISO 1183

г/куб.см

1,2

Светопропускаемость (толщина 1 мм)

DIN 5036, T.3

%

88

Показатель преломления

ISO 489

-

1,586

Влагопоглощение 24 ч., 23 C, 50% влажность воздуха

 


%

0,15

Механические свойства

Предел прочности при растяжении

ISO 527

Н/кв.мм

63 (70)

Удлинение при разрыве

ISO 527

%

6 (110)

Модуль эластичности

ISO 527

Н/кв.мм

2300

Модуль гибкости

ISO 178

Н/кв.мм

2300

Ударная вязкость по Шарпи +23 С

ISO 179/2D

кДж/кв.м

без разрыва

Ударная вязкость по Шарпи –40 С

ISO 179/2D

кДж/кв.м

без разрыва

Ударная вязкость в надрезах по Изоду +23 С

ISO 180/1A

кДж/кв.м

65

Ударная вязкость в надрезах по Изоду –30 С

ISO 180/1A

кДж/кв.м

10

Твердость по Роквеллу

ISO 2039-2

-

М70

Термические свойства

Коэффициент линейного термического расширения (23-80 С)

 


10-4 х К-1

0,7

Метод сохранения формы в тепле

 


 


 


А (1,80 Н/кв.мм)

ISO 75

°С

132

В (0,45 Н/кв.мм)

ISO 306

°С

142

Температура размягчения по Викату VST/D 120

 


°С

149

Специальное тепло, LIN

 


кДж/кг К

1,17

Коэффициент теплопроводности

DIN 52612

Вт/мК

0,21

Огнестойкость

Класс горючести UL94

UL94

класс

HB, V2/V0

Германия:

DIN 4102

класс

B2

Германия

DIN 5510

класс

S3, SR1, ST1

Франция: тест 1-12 мм

NFP 92 501

класс

M2

 


 


 


 


Огнестойкость по US-FMVSS (> 1 мм)

US-FMVSS

Мм/мин.

0*

Макс. температура при тесте раскаленной проволокой (3 мм)

IES 695-2-1

°С

960

Кислородный индекс

ASTM D2863-77

%

26

Электрические свойства

Внутреннее сопротивление, сухо

IES 93

 


1016

Поверхностное сопротивление, сухо

IES 93

 


1015

Изоляционная прочность, сухо (1 мм)

IES 243

 


30

Диэлектрическое число 50 Гц

IES 250

 


3

1 МГц

IES 250

 


2,9