Пластмасове скління нові прориви

Пластмасове скління використовується вже кілька десятиліть. Його зазвичай застосовують в тих умовах, в яких скло може пошкодитися. Сьогодні у цій технології з'явилися нові перспективи.

Говорячи про перспективи пластмасового скління, треба відзначити, що сучасні архітектори навчилися цінувати унікальні можливості створення стилю з прозорої пластмаси для виготовлення вікон, дверей, засклених дахів і зовнішнього дизайну автомобілів. Виникла заклопотаність питаннями безпеки в будівельній і автомобільній галузях промисловості послужила стимулом до розширення заміни скла пластмасовим склінням, яке стійкіше до ударної дії і розтріскування на осколки, ніж скло. Іншим стимулом зростання популярності пластмасового скління, особливо при створенні транспортних засобів, є економія за рахунок зменшення маси.

Загальні властивості матеріалів
Найбільш поширеними продуктами, які використовуються для скління, є: полікарбонати, акрил, поліефіри, армовані скловолокном, а також полівінілхлорид (ПВХ). Пластмаси можуть володіти оптичної прозорістю, але вони набагато еластичнішою скла, що дозволяє їм бути небиткими. Якщо пластмаса все ж розбивається, вона розколюється на великі фрагменти з тупими краями, а не на маленькі гостріші фрагменти, на які розбивається скло.
У багатьох матеріалів для пластмасового скління відносна питома вага вдвічі менше, ніж у скла, що дає їм очевидне вагове перевага. Проте, у пластмаси значно вище коефіцієнт теплового розширення, ніж у скла, що може створювати проблеми при проектуванні у випадках, коли необхідно мати невеликий простір між склом і сусідніми поверхнями. Між компонентами, що входять в сімейство матеріалів для пластмасового скління, є істотні відмінності в тому, що стосується міцності при ударі. В цілому, полікарбонат і поліефір, армований скловолокном, значно стійкіше до ударної дії, ніж акрил або ПВХ.

Таблиця 1. Типові властивості матеріалів для пластмасового скління в порівнянні з властивостями скла

Матеріал для скління

Відносна питома вага (ASTM D792)

Пластмасове скління легше дряпається, ніж скло. Проте, різні покриття, такі як полісілоксани, можуть зробити пластмасове скління більш стійким до появи подряпин.
Хоча пластмасове скління зазвичай коштує дорожче скла, це окупається протягом терміну експлуатації за рахунок менших можливостей розколювання і менш витратного матеріально-технічного обслуговування.

Полікарбонати
Деякі з найбільш жорстких матеріалів для пластмасового скління, наявних на ринку, виготовляються з полікарбонатів, які більш ніж в 200 разів міцніше скла та приблизно в 30 разів міцніше акрилового скління. Крім того, у поликарбонатов є додаткові властивості високого ступеня передачі світла, хорошою нафтових і високого класу пожаростойкости. Листи полікарбонату з часом пожовтіє під впливом сонячного світла, але цю проблему можна до певної міри подолати за допомогою соекструзії листів із захисними протівоультрафіолетовимі шарами. Є також покриття для полікарбонатів, стійке до появи подряпин і нанесення малюнків.

Мал. 1. Критий пішохідний міст, при створенні якого використовували гнуті панелі скління, виготовлені з полікарбонату.

На відміну від скла, полікарбонатний лист можна виробляти холодним формуванням на майданчику під час будівництва, надаючи листам різні гнуті конфігурації, його також можна формувати в різні форми, такі як купольна або пірамідальна. Профільне полікарбонатне скління дозволяє отримувати хвилясті покрівельні матеріали, що забезпечують розсіювання світла. Багатошарове полікарбонатне скління також може бути використано в якості ізолюючого матеріалу.
До числа поширених застосувань полікарбонатного листа відносяться: скління для автомобілів та інших транспортних засобів, скла для шкіл та інших установ, скління циліндричних склепінь, а також скління для критих пішохідних переходів і вітрин магазинів, що виходять на вулицю. Добрими кандидатами для полікарбонатного скління є ділянки з сильним рухом, схильні до актів вандалізму або впливів важких погодних умов.
Полікарбонати широко застосовуються для виготовлення автомобільного скління, де їх робить дуже корисними здатність піддаватися формуванню в різні складні форми, і втілювати стильний дизайн, а також їх невелика маса. Але, хоча виробники автомобілів взяли на озброєння полікарбонати для виготовлення дахів і задніх вікон автомобілів, вони, як правило, уникають використовувати ці матеріали для виготовлення самого основного елемента скління автомобіля, лобового скла. Це відображає їх заклопотаність витратами і експлуатаційними характеристиками. Але, за словами формувальників, які виробляють автомобільні компоненти, функціональна інтеграція і з'єднання частин, які можливі при використанні формованих пластмас, можуть знизити вартість полікарбонатного скління. А тим часом спеціальні покриття, такі як полісілоксани, що наносяться за допомогою хімічного осадження з газової фази, обіцяють надати полікарбонату достатню стійкість до утворення подряпин, щоб скласти конкуренцію склу в області майбутніх застосувань для виробництва лобових стекол.

Мал. 2. Система скління автомобілів для задньої панелі і даху це поєднання полікарбонату і патентованих технологій нанесення покриттів.

Акрили
Широко поширені і відносно недорогі, акрил мають деякі схожі полікарбонатом властивості, включаючи високу оптичну прозорість, невелику масу і здатність піддаватися формуванню з отриманням широкого діапазону конфігурацій. Хоча акрил більш стійкі до погодних впливів, вони більш чутливі до ударної дії і утворення подряпин. Вони також знебарвлюються, якщо їх надовго залишити під впливом ультрафіолетових променів, ртутної або натрієвої лампи. Постачальники акрилов розробили спеціальні марки, які можуть компенсувати ці недоліки. Наприклад, вони завдають патентований тверде покриття на акрил для підвищення стійкості до утворення подряпин, а також додають до своїх рецептурами речовини, які поглинають ультрафіолетові промені. Акрили стійкі до впливу розведених кислот, лугів і солоних бризок, але вони нестійкі до впливу органічних розчинників.

Мал. 3. Чотиришаровий листи акрилу на даху цієї оранжереї пропускають світло і забезпечують теплоізоляцію.

Практично всі акрил, що використовується для скління, виробляються з поліметилметакрилату (ПММА). Акрилове скління виготовляється або екструзією ПММА в листи, або за допомогою технології, яка називається осередковим литтям, при якому рідкі мономери ПММА відливають між осередками листового скління і піддають термоотвержденію. Продукція, що за допомогою цієї технології акрилові листи мають чудові оптичні та поверхневі властивості.

Таблиця 2. Якісне зіставлення різних систем скління дахів

Акрилові листи виготовляються у вигляді прозорого, напівпрозорого або непрозорого матеріалу з великим асортиментом кольорів і типів поверхонь. Інфрачервоні відображають покриття можуть наноситися на акрилові листи, для того, щоб надати їм теплозахисні властивості, які роблять їх зручними для скління вікон, які зазнають інтенсивного впливу сонячного світла.

Мал. 4. Товсті листи куленепробивного акрилу використовуються в якості захисного скління.

Акрилове скління використовується в школах, організаціях та інших місцях, де часто пошкоджується скління, а заміна скла була б занадто витратною. Іншими місцями, де зазвичай застосовується акрилове скління, є: навіси для автомобілів, дахи двориків і оранжерей, акваріуми, теплиці, балкони, а також сходи. Акрили давно використовуються для скління в військових і комерційних літаках.

Поліефіри, армовані скловолокном (GRP)
Матеріали для скління з поліефірів, армованих скловолокном (GRP), являють собою композити, виготовлені з термоотверждающімі поліефірів і армуючого скловолокна. Скловолокно, як правило, становить від 25 до 35% від маси продуктів. Такі композити можна формувати в жорсткі, прозорі або напівпрозорі панелі. Скління з GRP популярно, тому що воно відносно дешево. Подібно до інших видів пластмасового скління, воно має високу світлопроникністю і відносно низькою масою. Ударопрочность скління з GRP дуже висока, вона наближається до удароміцності полікарбонату.

Мал. 5. Панелі скління стелі з GRP часто використовуються як покрівельний матеріал в промислових будівлях.

У скління з GRP безліч застосувань. Сюди входять: скляні дахи, покрівельні панелі і даху для дворів, спортивних арен, залізничних станцій, автобусних зупинок та плавальних басейнів.
Зазвичай ультрафіолетові промені ушкоджують скління з GRP при багаторічному використанні, роблячи їх жовтими і крихкими. Але виробники панелей з GRP зазвичай стабілізують їх для захисту від таких пошкоджень за допомогою поверхневих покриттів, що поглинають ультрафіолетові промені.

ПВХ
Серед інших матеріалів для скління найнижча вартість у ПВХ. Він є на ринку у вигляді екструдованих плоских або гофрованих листів, як прозорих, так і напівпрозорих марок. ПВХ за своєю природою менш стійкий до впливу погодних умов, ніж і полікарбонати, і акрил, але його екологічні властивості можуть бути поліпшені за допомогою стабілізаторів і інгібіторів. Ударопрочность і міцність на розрив у ПВХ значно нижче, ніж у інших пластмасових матеріалів для скління. Але низька вартість ПВХ і розумне співвідношення міцності і маси роблять його конкурентоспроможним для багатьох застосувань в області скління. Для того щоб поліпшити зовнішній вигляд і забезпечити захист від впливу сонячних променів, до ПВХ можна додавати різні барвники.
Одним з достоїнств ПВХ є його хороша вогнестійкість. По суті справи при загорянні він зазвичай сам гасить вогонь. ПВХ також стійкий до пошкодження поряд з агресивними хімікатами, що дозволяє використовувати його на хімічних і електричних підприємствах, де умови навколишнього середовища можуть викликати зношування поликарбонатов, акрилів або поліефірів.

Мал. 6. Низькі вартість і маса листа з ПВХ роблять його ідеальним матеріалом для покрівлею і стін теплиць.

До числа застосувань для скління з ПВХ відносяться прозорі дахи, покрівлі, прозорі бар'єри для плавальних басейнів і тенісних кортів. Листи з ПВХ можна виготовляти вакуумним формуванням з наданням їм самої різної форми для промислового скління і розсіювачів світла.

Незважаючи на те, що вони коштують дорожче, ніж скло, системи пластмасового скління дають багато переваг, які роблять їх хорошим вкладенням капіталу. Естетичні, економічні міркування, а також міркування забезпечення безпеки спонукають розробників пластмасового скління розширювати діапазон його застосування. Справжнім проривом для пластмасового скління з ринкової точки зору, буде його використання в автомобільній промисловості для виготовлення лобових стекол. Виробники смол і автомобільні компанії працюють разом для досягнення цієї мети, намагаючись вирішити суттєві питання, пов'язані з витратами і експлуатаційними характеристиками.