Одним из первых материалов, в поисках альтернативы стеклу, был акрил, в просторечии именуемый органическим стеклом. Акрил был изобретен немецкими учеными в середине прошлого века.
Это абсолютно бесцветный материал, который выдерживает большой механический вес, а, самое главное, легко поддается обработке и горячему формованию.
Помимо монолитных листов, в которых сказывается высокая эластичность материала, стали также применять листы структурированные, в поперечном сечении представляющие собой ряд наполненных воздухом каналов, разделенных тонкими перегородками.
В таком решении имеется сразу три преимущества: листы стали заметно легче, значительно улучшились теплоизоляционные свойства, поперечные перегородки стали одновременно исполнять роль продольных ребер жесткости, позволив тем самым достичь очень высокой конструктивной прочности материала по отношению к его весу, облегчив тем самым конструкцию несущих элементов.
Вместе с тем свойства акрила не во всем удовлетворяли проектировщиков и заказчиков, что заставило ученых продолжить поиски других полимерных материалов.
В середине 70-х годов прошлого столетия был изобретен поликарбонат, который открыл новые возможности в применении полимерных материалов.
Поликарбонат представляет собой полимер, свойства и стабильность которого позволяют отнести его к пластическим материалам конструктивного класса.
Его физико-механические качества остаются неизменными в гораздо более широком, чем у акрила, диапазоне температур (от -45°С до +120°С), а ударная стойкость поликарбоната больше чем у стекла в сотни раз, и больше чем у акрила почти в десять раз.
Применяется в двух видах - в виде монолитных или структурированных листов различной толщины.
Заводы-изготовители поликарбонатных плит получают готовый исходный материал в виде прозрачных и инертных гранул.
В настоящий момент поликарбонатное сырье производится рядом крупных химических корпораций (BAYER, DOW CHEMICAL, GENERAL ELECTRIC и др.), а сам поликарбонат нашел очень широкое применение в самых различных областях человеческой жизнедеятельности - в оптике, электронике, медицине, авиации, связи и т.д.
В повседневной жизни мы также сталкиваемся с этим материалом - достаточно лишь взять в руки сотовый телефон или современный фотоаппарат, корпуса которых выполнены именно из поликарбоната.
Монолитный поликарбонат нашел широкое применение, как в горизонтальных перекрытиях, так и в перекрытиях криволинейной формы, которые получают путем горячего формования.
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).
Технология горячего формования основана на постепенном повышении температуры в специальной печи с циркуляцией воздуха, где находятся листы монолитного поликарбоната.
Затем горячий лист переносится на штамп. Такая технология обеспечивает постоянную толщину получающегося элемента криволинейной формы. Подобные элементы имеют чрезвычайно высокую ударную прочность.
В процессе формования эти элементы приобретают ребра жесткости, что делает их пригодными для самонесущих перекрытий и снимает необходимость в применении металлического каркаса (отсутствие мостиков холода и конденсата).
Структурированные же листы (порой именуемые сотовые или ячеистые) - это наиболее распространенный вид применения поликарбоната в строительной индустрии сегодня, в основном используемый именно в горизонтальных либо арочных перекрытиях - крышах, навесах, зенитных фонарях и т.д.
Структурированные 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 таких листов относятся:
- малый удельный вес (от 1,5 до 3,5 кг/м2);
- высокие теплоизоляционные свойства (0,36-0,57 м2С/Вт);
- высокая ударная прочность;
- высокая несущая способность;
- прозрачность, гибкость, высокая химическая стойкость и др.
У поликарбоната, как и у каждого материала, есть и некоторые недостатки, на которые необходимо обращать внимание при его использовании.
Поликарбонат, как и любой пластический материал, подвержен температурному расширению в большей степени, чем материалы основных, в том числе несущих конструкций. Это свойство требует особого технического решения при проектировании, особенно в плоских покрытиях больших размеров.
Возможны также механические повреждения поверхности листов, как и у стекла.
Для решения этой проблемы поверхность листов можно обрабатывать специальным покрытием, либо сохранять защитное полиэтиленовое покрытие до окончания монтажа.
Что же общего и различного в представленных материалах?
Общим для них (как уже упоминалось выше) является то, что это прозрачные, легкообрабатываемые панели, обладающие малым удельным весом, высокими теплоизоляционными свойствами и исключительной ударной стойкостью.
Их основной областью 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 более чем 30 лет своего развития индустрия выработала ряд стандартов, в том числе и на толщину панелей: 4, 6, 8, 10, 16 и 25 мм.
Выпускаются панели толщиной 32 мм, но на Российском рынке они пока редкость.
Стандартизованы и горизонтальные размеры - подавляющее большинство предприятий выпускает листы шириной 2100 и длиной 6000 или 12000 мм.
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 - 20 мм и более.
Несколько слов следует сказать об еще одной области применения структурированного 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 пропускает ультрафиолетовое излучение, 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 следует отметить, что ряд ведущих фирм-изготовителей предлагает панели со специальным покрытием, которое предотвращает образование капель воды на внутренней стороне панели.
А отсутствие конденсата способно заметно повысить общий уровень освещенности внутри теплицы.
Поликарбонатные панели, очевидно, не являются универсальными заменителями стекла или стеклопакетов в любых конструкциях, но, будучи грамотно примененными, безусловно, способны помочь архитекторам в разработке долговечных, комфортабельных, пластически разнообразных зданий и сооружений.
Если 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 алюминиево-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.
