Поликарбонат: виды, свойства и методы переработки

О чем речь? Поликарбонат – полимерный лист, способный заменить стекло там, где важны ударопрочность и гибкость. Его универсальность открывает широкие возможности: от обустройства теплиц и навесов до создания светопрозрачных фасадов и арт‑объектов.

Что учесть? Но поликарбонат поликарбонату рознь. От его структуры (сотовый или монолитный), плотности и даже защиты от ультрафиолета напрямую зависит, прослужит ли изделие из него десятки лет или придет в негодность уже через пару лет.

Что собой представляет поликарбонат

Сегодня повсеместно в строительстве, промышленности и в быту применяются различные виды поликарбоната. Этот материал обладает уникальными свойствами, а его эксплуатационные качества зависят от состава.

Из поликарбоната делают огромное количество различных изделий, поскольку ему легко придать заданную форму за счет его способности размягчаться под воздействием температуры от 180 до 300 градусов.

Помимо этого, важным свойством является возможность стерилизации материала, что находит широкое применение для изготовления различных медицинских изделий: шприцев, инструментов, упаковки для лекарств.

Поскольку поликарбонат – это пластик, изделия из него используются многократно, долговременно или, если есть необходимость, перерабатываются. Соответственно, существенно снижается уровень отходов, сберегаются природные ресурсы и уменьшается отрицательное воздействие на природу.

В фармацевтической промышленности из прозрачного поликарбоната делают упаковки для препаратов. Это позволяет не только наилучшим образом сохранять лекарственные средства, но и сразу идентифицировать содержимое.

Аналогичное применение материал находит и в косметологической промышленности. Из него делают тюбики, флаконы и т. д., через которые покупателю хорошо видно, что за средство находится внутри. Это очень удобно, поскольку сильно упрощает выбор косметики.

Химический состав и структура поликарбоната

Поликарбонат является сложным полимером, формула которого содержит угольную кислоту, что вытекает из названия. Синтез вещества осуществляется на основе бисфенола А (4,4’-изопропилидендифенол) и производных угольной кислоты, как правило фосгена или дифенилкарбоната.

На макромолекулярном уровне вещество представляет собой ароматические кольца, соединенные карбонатными группами (-O–CO–O-). Благодаря такой структуре материал получает прекрасные эксплуатационные характеристики: жесткость, способность переносить нагрев, хорошую устойчивость к ультрафиолету.

Синтез поликарбоната в основном осуществляется по двум технологиям:

1. Взаимодействие бисфенолов с фосгеном, так называемое фосгенирование.
2. Технологии без применения фосгенов, являющиеся более экологичными: переэтерификация диарилкарбонатов бисфенолами.

Где применяется поликарбонат

Поликарбонат настолько универсален, что его применяют во множестве сфер промышленности, строительства, в быту:

• Поликарбонат используют для сооружения навесов над парковками, беседками, террасами, козырьков над входными группами для защиты от атмосферных осадков.
• Сотовый поликарбонат – самый популярный материал для теплиц и оранжерей. Он не затеняет посадки и сохраняет тепло внутри сельскохозяйственных сооружений.
• Из монолитного и сотового поликарбоната делают прозрачные крыши и боковое остекление для зимних садов, веранд, бассейнов, торговых центров и офисных зданий.
• С целью шумоподавления вдоль автомобильных и железных дорог устанавливают заграждения из поликарбоната.
• Архитектурные сооружения различного назначения: остановки, пешеходные переходы, спортивные объекты, декоративные конструкции.
• Широко применяется поликарбонат в промышленности: производство медицинских изделий, детали для автомобилей и различных приборов.

Поликарбонат стоит недорого, его легко монтировать своими руками, поэтому материал охотно покупают частные лица для использования в хозяйстве, также он повсеместно и широко используется в масштабных строительных проектах.

Виды поликарбоната

В продаже можно найти поликарбонат разных размеров, толщины, цвета, структуры, поэтому под любую задачу можно подобрать наиболее подходящий материал.

Читайте также!

Литье поликарбоната: этапы и требования

Подробнее

По структуре

Рынок предлагает четыре вида материала:

• Сотовый

Между двумя листами размещаются перпендикулярно ориентированные перегородки, образующие систему ячеек. Лист поликарбоната получается тонким, но в то же время достаточно прочным и за счет воздушной прослойки обладает низкой теплопроводностью. Этот материал нашел широкое применение в строительстве теплиц, различных навесов.

• Монолитный

Это однородный прочный, ударостойкий и прозрачный лист, который используют не только вместо стекол в окнах, но и для сооружения защитных экранов.

• Фактурный

Относится к тому же виду, что и предыдущий, имеет аналогичные характеристики. Отличия этого материалов в том, что его поверхность бывает матовой или с нанесенным рельефом в виде различных узоров, текстур, что выглядит очень эстетично.

Поликарбонат обладает высокой плотностью, по прочности аналогичен металлу, но в то же время прозрачный как стекло. Матовый лист обеспечивает внутри сооружений приятный рассеянный свет.

• Профилированный

Лист поликарбоната с волнистой или гофрированной поверхностью обладает повышенной прочностью и жесткостью. Он лучше противостоит ветровым снеговым нагрузкам, поэтому используется для сооружения кровли.

По толщине

Промышленность выпускает листы поликарбоната, которые по толщине делятся на тонкие, средние и толстые:

• тонкие – 4 и 6 мм;
• cредние – 8, 10, 12, 14 и 16 мм;
• толстые – 18, 20, 25 и 32 мм.

Нет единого ответа на вопрос, какой толщины поликарбонат лучше. Все зависит от сферы использования. На стенки теплиц обычно покупают материал 4-6 мм. Из таких же листов можно делать двери и перегородки внутри помещений. Для навесов и использования вместо оконных стекол больше подойдут листы от 12 мм.

По цвету и прозрачности

Поликарбонат бывает как полностью прозрачный (через него проходит 90 % солнечного света), так и совершенно непрозрачный, неокрашенный и цветной. Светопропускная способность зависит от толщины материала и цвета. В таблице внизу приведены сравнительные данные по этому параметру для поликарбоната 4 мм и 10 мм толщиной.

Производство поликарбоната

Для производства поликарбоната существует специальное оборудование – это сложные станки с системой роликов, по которым движутся листы.

В основе производства поликарбоната лежит реакция бисфенола А с фосгеном. В результате получается смола, которую применяют в том числе и в других сферах. Технология производства поликарбоната представляет собой трехэтапный процесс.

Этап 1. Синтез бисфенола А

На этом шаге получают бисфенол А (БФА) – основной компонент для производства поликарбоната. Вещество является результатом реакции ацетона и фенола.

Этап 2. Полимеризация

Путем добавления к бисфенолу А фосгена получают прозрачную поликарбонатную смолу. Смола также используется для изготовления различных изделий, в том числе очков, деталей для автомобильной промышленности.

Читайте также!

Основные характеристики ABS-пластика

Подробнее

Этап 3. Формование и экструзия

Полученную на предыдущем шаге смолу формируют в пласт, делая листовой поликарбонат. Также ее выпускают в виде гранул, из которых в дальнейшем производят всевозможную продукцию.

Основные характеристики поликарбоната

Чтобы понять, какой поликарбонат лучше, нужно отталкиваться от имеющихся задач. Поскольку в продаже есть разные виды материала с отличающимися характеристиками, то именно из них и надо исходить при выборе.

Прочность и способность выдерживать высокие нагрузки

Поликарбонат не так легко повредить, он хорошо сопротивляется механическим воздействиям, ударам, деформации. Именно эти свойства позволяют его успешно использовать в защитных конструкциях – в частности, лист монолитного поликарбоната толщиной 10-12 мм способен противостоять давлению 80 Мпа. Это достаточно высокий показатель.

Конечно, он ниже, чем у бетона (400 Мпа), но для листового материала значение впечатляющее.

Устойчивость к УФ-излучению

Для защиты от ультрафиолета листы поликарбоната покрывают специальным веществом. Это увеличивает срок эксплуатации материала, не давая ему разрушаться под воздействием солнечного света.

Низкая теплопроводность

Лучшим поликарбонатом для теплиц и аналогичных сооружений считается сотовый именно за счет его высоких теплоизолирующих свойств. Теплопроводность 6 мм сотового карбоната составляет 0,046 Вт/м С, тогда как слой минеральной ваты 50 мм толщиной имеет показатель 0,03.

Небольшой вес и простой монтаж

Масса поликарбоната намного меньше стекла и металла. Соответственно, облегчаются его транспортировка и монтаж. Листы просто режутся обычным ножом, для крепления достаточно саморезов с большими шляпками, поэтому сборка конструкций не представляет никакой сложности. Единственный нюанс –не нужно прилагать избыточных усилий при монтаже, чтобы не смять лист.

Сохранение эксплуатационных свойств в широком диапазоне температур

Конструкции из поликарбоната не теряют своих свойств и эстетичного вида при температурах от -60 до +130° C, поэтому особенности климата на них не влияют.

Шумоподавление

Как монолитный, так и сотовый поликарбонат хорошо блокируют акустические волны, поэтому используются там, где важно шумоподавление, для строительства изолирующих барьеров.

Люди нормально переносят шум до 60 дБ. При превышении показателя необходимо проводить мероприятия по шумоподавлению. Для этого есть два пути: сделать стены толще либо добавить воздушные прослойки в защитных экранах. С такой задачей хорошо справляется сотовый поликарбонат. Листы толщиной 18 мм и больше обладают эффектом шумоподавления до 23 дБ.

Методы переработки поликарбоната

Из поликарбонатной смолы делают разные детали, отличающиеся формой и сферой применения.

• Литье под давлением — гранулированную смолу разогревают до плавления и заливают в специальные формы. Таким образом можно делать сложные объемные предметы, обладающие высокой прочностью и негорючестью.
• Экструзия — этим методом изготавливают поликарбонат листовой, монолитный и сотовый, различных толщин и размеров.
• Выдувное формование — изготовление бутылок, пробок, других емкостей и полых предметов.
• Термоформование — из листов поликарбоната после разогрева делают изделия требуемой формы.

Читайте также!

Основные виды пресс-форм: как правильно выбрать

Подробнее

Покупая поликарбонат от проверенного производителя, можно быть уверенным в его качестве, поскольку контроль обеспечивается на всех этапах технологического цикла – от сырья до готовых изделий.

Литье поликарбоната под давлением

Технология литья под давлением применяется для изготовления изделий из поликарбоната любых нужных форм. Переработка исходного материала осуществляется в несколько этапов.

Шаг 1. Гранулированный поликарбонат нагревают до жидкого состояния.

Шаг 2. Расплавленный пластик заливается в формы. Процесс проходит в специальных камерах под давлением.

Шаг 3. Формы оставляют остывать, по мере чего поликарбонат становится твердым.

Шаг 4. Готовые изделия выгружают из формы.

Часто задаваемые вопросы о поликарбонате

В чем разница между поликарбонатом и стеклом?

Отличие в характеристиках весьма существенное. Поликарбонат:

• выдерживает удар, в 200 раз более сильный;
• весит намного меньше;
• обладает лучшими теплоизолирующими свойствами (особенно сотовый);
• отлично пропускает свет (до 90 % у прозрачных листов);
• хорошо гнется – можно делать даже арочные конструкции;
• эксплуатируется в большом диапазоне температур (для разных марок показатели отличаются, но в среднем интервал составляет от -40 до +120 °C).

Сколько поликарбонат может прослужить?

Сроки отличаются, потому что и качество, и эксплуатационные условия будут разными. Дешевые виды, по заявлениям производителей, способны прослужить около 5 лет, тогда как лучшим считается поликарбонат премиум-сегмента, изделия из него не теряют своих качеств 15 лет. Если листы покрыты защитным слоем от ультрафиолета, то они сохранятся еще дольше.

Насколько хорошо гнутся листы поликарбоната?

У каждого изделия есть минимальный радиус изгиба. Тонкие листы согнуть проще, тогда как усиленный поликарбонат деформируется существенно труднее. Профилированные листы нельзя сгибать по ребрам жесткости – это чревато повреждениями.

Читайте также!

Термопласты: что это такое, виды, применение

Подробнее

Сегодня большинство людей знают, что это за материал, поскольку повсеместно видят примеры его применения: теплицы, навесы и крыши, остекление зданий, оригинальные конструкции.

За счет универсальных свойств, большой прочности, малой массы, высокой светопропускной способности, пластичности поликарбонат успешно конкурирует не только со стеклом, но и с другими материалами.

Но чтобы не разочароваться в результате, недостаточно купить любой поликарбонат, оценив потребность метрами. Важно правильно выбрать его по основным параметрам: типу, толщине, наличию защитного слоя, соблюсти регламент при монтаже, правильно ухаживать. Тогда материал оправдает все ожидания и будет служить долго.

Источник изображения в шапке статьи: rawpixel.com / freepik.com