О поликарбонате |
Полимерные материалы. О поликарбонате.Одним из первых материалов, на который упал взгляд конструкторов в поисках альтернативы стеклу, был полиметилметакрилат (акрил), в просторечии именуемый органическим стеклом. Акрил был изобретен немецкими учеными в 1933 году. Это абсолютно бесцветный материал, который выдерживает большой механический вес, а, самое главное, легок в обработке и замечательно поддается горячему формованию. Помимо монолитных листов, в которых сказывается высокая эластичность материала, стали также применять листы структурированные, в поперечном сечении представляющие собой ряд воздухом наполненных каналов, разделенных тонкими перегородками. В таком решении имеется сразу три плюса: листы стали заметно легче, значительно улучшились теплоизоляционные свойства воздушных каналов, поперечные перегородки стали одновременно исполнять роль продольных ребер жесткости, позволив тем самым достичь очень высокой конструктивной прочности материала по отношению к его весу (и облегчить тем самым конструкцию несущих элементов). Еще одним достоинством акрила стал высокий уровень пропускания им ультрафиолетовых лучей, благодаря чему возможно загорать под естественными солнечными лучами в помещениях, закрытых прозрачной кровлей из структурированного акрила. В свое время это обусловило широкое применение подобных перекрытий в конструкциях разного рода естественных соляриев и бассейнов. Но все же свойства акрила не во всем удовлетворяли проектировщиков - это заставляло продолжать поиски других полимерных материалов. В середине 70-х годов был изобретен поликарбонат, который открыл новые возможности в применении полимерных материалов. Используются в строительстве также и полимерные материалы из ПВХ. Поликарбонат представляет собой полимер, свойства и стабильность которого позволяют отнести его к пластическим материалам инженерного класса. Его физико-механические качества остаются неизменными в гораздо более широком, чем у акрила, диапазоне температур (от -450oС до +1200oС), а ударная стойкость поликарбоната выше, чем стекла, в сто раз и выше, чем акрила, почти в десять раз. В современном строительстве поликарбонат применяется в двух видах - в виде монолитных и структурированных листов (сотовый поликарбонат) различной толщины. Монолитный поликарбонат редко используется в горизонтальных перекрытиях (он слишком дорог для этого), но является идеальным материалом, из которого путем горячего формования получают элементы криволинейной формы. Это различные купола с круглым, квадратным или прямоугольным основанием, протяженные модульные световые фонари с неограниченной длиной и отдельные секции огромных куполов, достигающие 8-10 м в диаметре (легко транспортируемые и собираемые). Современные технологии позволяют изготавливать изделия из монолитного поликарбоната с ребрами жесткости, что делает их пригодными для самонесущих перекрытий. В этом случае необходимость в применении металлического каркаса отпадает, благодаря чему отсутствуют "мостики холода" и возможность выпадения конденсата. Структурированные (сотовые) листы (порой именуемые сотовыми или ячеистыми) - это наиболее распространенный вид поликарбоната, применяемый в строительной индустрии сегодня, в основном используемый в горизонтальных либо арочных перекрытиях - крышах, навесах, зенитных фонарях и т.д. Структурированные (сотовые) поликарбонатные листы производят методом экструзии, при этом происходит плавление гранул и выдавливание полученной массы через особое устройство, форма которого определяет строение и конструкцию листа. К основным достоинствам структурированных (сотовых) поликарбонатных листов относятся: - малый удельный вес (от 1,5 до 3,5 кг/м2), что позволяет проектировать легкие конструкции с большим количеством дизайнерских возможностей и удешевляет стоимость покрытия; - высокие теплоизоляционные свойства (коэффициент приведенного сопротивления теплопередаче составляет 0,36 - 0,57 м2С/Вт); - высокая ударная прочность (к примеру, в районе Флориды с сильными ветрами такие листы применяются для покрытия зданий и предохраняют их от летящих предметов);
- высокая несущая способность (до 250 кг/м2 при шаге обрешетки 1-2 м), которая сохраняется в температурном режиме от -40oС до +120oС;
На отечественном рынке представлены поликарбонатные панели различных производителей. Общим для них (как уже упоминалось выше) является следующее: это прозрачные, легкообрабатываемые панели, обладающие малым удельным весом, высокими теплоизоляционными свойствами и исключительной ударной стойкостью. Основной областью их применения являются арочные, горизонтальные и наклонные (реже - вертикальные) светопропускающие перекрытия в различных жилых, общественных и индустриальных зданиях и сооружениях. Поликарбонатные структурированные листы широко используются во всех развитых странах мира, в конструкциях спортивных и выставочных залов, крытых пешеходных переходов, заводских цехов и торговых комплексов. За четверть века своего развития индустрия выработала ряд стандартов, в том числе и на толщину панелей: 4, 6, 8, 10, 16 и 25 мм. Стандартизованы и горизонтальные размеры - подавляющее большинство предприятий выпускает листы шириной 2100 и длиной 6000 или 12000 мм. Некоторые фирмы, впрочем, способны поставлять своим заказчикам листы гораздо большей длины. Говоря о толщине панелей, необходимо заметить следующее: панели толщиной 4 и 6 мм не являются конструкционными материалами и не предназначены для использования в наружных конструкциях, особенно в регионах с высокими снеговыми либо ветровыми нагрузками. Основная область применения подобных панелей - рекламные щиты, световые короба, а также различного рода вывески и надписи. Для использования в архитектурных целях рекомендуются материалы от 8 до 16 мм, а там, где необходима особо высокая теплоизоляция, - 25 мм или толще. Несколько отдельных слов следует сказать об ещё одной области применения структурированного (сотового) поликарбоната - это аграрный сектор. Сочетание высокой прозрачности вкупе с достаточно высоким светорассеиванием (исключающим ожоги растений прямыми солнечными лучами), отличной теплоизоляцией и долговечностью делает поликарбонатные панели незаменимым материалом для изготовления крупных промышленных теплиц и парников. Хотя поликарбонат менее, чем стекло, проницаем для УФ-излучения, доля проникающего сквозь него ультрафиолета достаточна для нормального развития растений. Оптимальными для такого использования следует признать панели толщиной 8 мм вследствие удачного сочетания цены, пропускающей способности и прочностных качеств. Особо хотелось бы отметить, что ряд ведущих фирм-изготовителей предлагает панели с покрытием "antifog", которое предотвращает образование капель воды на внутренней стороне панели. А отсутствие конденсата способно заметно повысить общий уровень освещенности внутри теплицы. Если же попытаться понять, в чем состоят различия между поликарбонатными листами производства различных фирм, то здесь, в первую очередь, следует заметить разницу в поперечных сечениях панелей. Фирмы варьируют толщину наружных поверхностей и продольных перегородок, а также расстояние между ними. Для увеличения жесткости вводят в перегородки дополнительные диагональные или Х-образные элементы, разрабатывают свои собственные системы монтажа и крепления панелей. Уникальная конструкция, например, разработана предприятием Polygal Triple-Clip. Данная специальная алюминий-поликарбонатная система панелей и особых профилей позволяет с минимальными трудозатратами собрать гладкую, практически без стыков поверхность. Более того, применение подобной системы исключает для строителей и проектировщиков необходимость задумываться над проблемой компенсации линейного термического расширения поликарбоната - общей беды практически всех термопластиков. Особым образом сконструированные алюминиевые профили вкупе со специальной заделкой продольных краев поликарбонатных панелей исключают возможность коробления материала при нагревании и обеспечивают полную герметичность стыков. Имеются и другие различные системы для надежного монтажа поликарбонатных панелей. Поликарбонатные панели, очевидно, не являются универсальными заменителями стекла или стеклопакетов в любых конструкциях, но, будучи грамотно применёнными, безусловно, способны помочь архитекторам в разработке долговечных, комфортабельных, пластически разнообразных проектов зданий и сооружений. |