Технологии

Говоря о перспективах пластмассового остекления, надо отметить, что современные архитекторы научились ценить уникальные возможности создания стиля из прозрачной пластмассы для изготовления окон, дверей, застекленных крыш и внешнего дизайна автомобилей. Возникшая озабоченность вопросами безопасности в строительной и автомобильной отраслях промышленности послужила стимулом к расширению замены стекла пластмассовым остеклением, которое более устойчиво к ударному воздействию и растрескиванию на осколки, чем стекло. Другим стимулом роста популярности пластмассового остекления, особенно при создании транспортных средств, является экономия за счет уменьшения массы.

Общие свойства материалов
Наиболее распространенными продуктами, которые используются для остекления, являются: поликарбонаты, акрилы, полиэфиры, армированные стекловолокном, а также поливинилхлорид (ПВХ). Пластмассы могут обладать оптической прозрачностью, но они намного эластичнее стекла, что позволяет им быть небьющимися. Если пластмасса все же разбивается, она раскалывается на большие фрагменты с тупыми краями, а не на маленькие более острые фрагменты, на которые разбивается стекло.
У многих материалов для пластмассового остекления относительный удельный вес вдвое меньше, чем у стекла, что дает им очевидное весовое преимущество. Тем не менее, у пластмассы значительно выше коэффициент теплового расширения, чем у стекла, что может создавать проблемы при проектировании в случаях, когда необходимо иметь небольшое пространство между остеклением и соседними поверхностями. Между компонентами, входящими в семейство материалов для пластмассового остекления, имеются существенные различия в том, что касается прочности при ударе. В целом, поликарбонат и полиэфир, армированный стекловолокном, значительно устойчивее к ударному воздействию, чем акрилы или ПВХ.

Таблица 1. Типичные свойства материалов для пластмассового остекления по сравнению со свойствами стекла

Пластмассовое остекление легче царапается, чем стекло. Тем не менее, различные покрытия, такие как полисилоксаны, могут сделать пластмассовое остекление более устойчивым к появлению царапин.
Хотя пластмассовое остекление обычно стоит дороже стекла, это окупается в течение срока эксплуатации за счет меньших возможностей раскалывания и менее затратного материально-технического обслуживания.

Поликарбонаты
Некоторые из наиболее жестких материалов для пластмассового остекления, имеющихся на рынке, изготавливаются из поликарбонатов, которые более чем в 200 раз прочнее стекла и примерно в 30 раз прочнее акрилового остекления. Кроме того, у поликарбонатов имеются дополнительные свойства высокой степени передачи света, хорошей перерабатываемости и высокого класса пожаростойкости. Листы поликарбоната со временем пожелтеют под воздействием солнечного света, но эту проблему можно до некоторой степени преодолеть с помощью соэкструзии листов с защитными противоультрафиолетовыми слоями. Имеется также покрытие для поликарбонатов, устойчивое к появлению царапин и нанесению рисунков.
 

Рис. 1. Крытый пешеходный мост, при создании которого использовали гнутые панели остекления, изготовленные из поликарбоната.

В отличие от стекла, поликарбонатный лист можно производить холодным формованием на площадке во время строительства, придавая листам различные гнутые конфигурации, его также можно формовать в различные формы, такие как купольная или пирамидальная. Профильное поликарбонатное остекление позволяет получать волнистые кровельные материалы, обеспечивающие рассеяние света. Многослойное поликарбонатное остекление также может быть использовано в качестве изолирующего материала.
К числу распространенных применений поликарбонатного листа относятся: остекление для автомобилей и других транспортных средств, стекла для школ и прочих учреждений, остекление цилиндрических сводов, а также остекление для крытых пешеходных переходов и витрин магазинов, выходящих на улицу. Хорошими кандидатами для поликарбонатного остекления являются участки с сильным движением, подверженные актам вандализма или воздействиям тяжелых погодных условий.
Поликарбонаты широко применяются для изготовления автомобильного остекления, где их делает очень полезными способность подвергаться формованию в различные сложные формы, и воплощать стильный дизайн, а также их небольшая масса. Но, хотя производители автомобилей приняли на вооружение поликарбонаты для изготовления крыш и задних окон автомобилей, они, как правило, избегают использовать эти материалы для изготовления самого основного элемента остекления автомобиля, лобового стекла. Это отражает их озабоченность затратами и эксплуатационными характеристиками. Но, по словам формовщиков, которые производят автомобильные компоненты, функциональная интеграция и соединение частей, которые возможны при использовании формованных пластмасс, могут снизить стоимость поликарбонатного остекления. А между тем специальные покрытия, такие как полисилоксаны, наносимые с помощью химического осаждения из газовой фазы, обещают придать поликарбонатам достаточную устойчивость к образованию царапин, чтобы составить конкуренцию стеклу в области будущих применений для производства лобовых стекол.

Рис. 2. Система остекления автомобилей для задней панели и крыши это сочетание поликарбоната и патентованных технологий нанесения покрытий.

Акрилы
Широко распространенные и относительно недорогие, акрилы имеют некоторые схожие поликарбонатом свойства, включая высокую оптическую прозрачность, небольшую массу и способность подвергаться формованию с получением широкого диапазона конфигураций. Хотя акрилы более устойчивы к погодным воздействиям, они более чувствительны к ударному воздействию и образованию царапин. Они также обесцвечиваются, если их надолго оставить под воздействием ультрафиолетовых лучей, ртутной или натриевой лампы. Поставщики акрилов разработали специальные марки, которые могут компенсировать эти недостатки. Например, они наносят патентованное твердое покрытие на акрилы для повышения устойчивости к образованию царапин, а также добавляют к своим рецептурам вещества, поглощающие ультрафиолетовые лучи. Акрилы устойчивы к воздействию разведенных кислот, щелочей и соленых брызг, но они неустойчивы к воздействию органических растворителей.

Рис. 3. Четырехслойные листы акрила на крыше этой оранжереи пропускают свет и обеспечивают теплоизоляцию.

Практически все акрилы, используемый для остекления, производятся из полиметилметакрилата (ПММА). Акриловое остекление изготавливается либо экструзией ПММА в листы, либо с помощью технологии, которая называется ячеечным литьем, при котором жидкие мономеры ПММА отливают между ячейками листового остекления и подвергают термоотверждению. Производимые с помощью этой технологии акриловые листы имеют превосходные оптические и поверхностные свойства.

Таблица 2. Качественное сопоставление различных систем остекления крыш

Акриловые листы изготавливаются в виде прозрачного, полупрозрачного или непрозрачного материала с большим ассортиментом цветов и типов поверхностей. Инфракрасные отражающие покрытия могут наноситься на акриловые листы, для того, чтобы придать им теплозащитные свойства, которые делают их удобными для остекления окон, которые подвергаются интенсивному воздействию солнечного света.

Рис. 4. Толстые листы пуленепробиваемого акрила используются в качестве защитного остекления.

Акриловое остекление используется в школах, организациях и прочих местах, где часто повреждается остекление, а замена стекла была бы слишком затратной. Прочими местами, где обычно находит применение акриловое остекление, являются: навесы для автомобилей, крыши двориков и оранжерей, аквариумы, теплицы, балконы, а также лестницы. Акрилы давно используются для остекления в военных и коммерческих самолетах.

Полиэфиры, армированные стекловолокном (GRP)
Материалы для остекления из полиэфиров, армированных стекловолокном (GRP), представляют собой композиты, изготовленные из термоотверждающихся полиэфиров и армирующего стекловолокна. Стекловолокно, как правило, составляет от 25 до 35% от массы продуктов. Такие композиты можно формовать в жесткие, прозрачные или полупрозрачные панели. Остекление из GRP популярно, потому что оно относительно дешево. Подобно другим видам пластмассового остекления, оно обладает высокой светопроницаемостью и относительно низкой массой. Ударопрочность остекления из GRP очень высока, она приближается к ударопрочности поликарбоната.

Рис. 5. Панели остекления потолка из GRP часто используются как кровельный материал в промышленных зданиях.

У остекления из GRP множество применений. Сюда входят: стеклянные крыши, кровельные панели и крыши для дворов, спортивных арен, железнодорожных станций, автобусных остановок и плавательных бассейнов.
Обычно ультрафиолетовые лучи повреждают остекление из GRP при многолетнем использовании, делая их желтыми и хрупкими. Но производители панелей из GRP обычно стабилизируют их для защиты от таких повреждений с помощью поверхностных покрытий, поглощающих ультрафиолетовые лучи.

ПВХ
Среди прочих материалов для остекления самая низкая стоимость у ПВХ. Он имеется на рынке в виде экструдированных плоских или гофрированных листов, как прозрачных, так и полупрозрачных марок. ПВХ по своей природе менее устойчив к воздействию погодных условий, чем и поликарбонаты, и акрилы, но его экологические свойства могут быть улучшены с помощью стабилизаторов и ингибиторов. Ударопрочность и прочность на разрыв у ПВХ значительно ниже, чем у других пластмассовых материалов для остекления. Но низкая стоимость ПВХ и разумное соотношение прочности и массы делают его конкурентоспособным для многих применений в области остекления. Для того чтобы улучшить внешний вид и обеспечить защиту от воздействия солнечных лучей, к ПВХ можно добавлять различные красители.
Одним из достоинств ПВХ является его хорошая огнестойкость. По сути дела при возгорании он обычно сам тушит огонь. ПВХ также устойчив к повреждению коррозионно-активными химикатами, что позволяет использовать его на химических и электрических предприятиях, где условия окружающей среды могут вызвать изнашивание поликарбонатов, акрилов или полиэфиров.

Рис. 6. Низкие стоимость и масса листа из ПВХ делают его идеальным материалом для кровлей и стен теплиц.

К числу применений для остекления из ПВХ относятся прозрачные крыши, кровли, прозрачные барьеры для плавательных бассейнов и теннисных кортов. Листы из ПВХ можно изготавливать вакуумным формованием с приданием им самой различной формы для промышленного остекления и рассеивателей света.

Несмотря на то, что они стоят дороже, чем стекло, системы пластмассового остекления дают много преимуществ, которые делают их хорошим вложением капитала. Эстетические, экономические соображения, а также соображения обеспечения безопасности побуждают разработчиков пластмассового остекления расширять диапазон его применения. Настоящим прорывом для пластмассового остекления с рыночной точки зрения, будет его использование в автомобильной промышленности для изготовления лобовых стекол. Производители смол и автомобильные компании работают вместе для достижения этой цели, стараясь решить существенные вопросы, связанные с затратами и эксплуатационными характеристиками.

Гордон Грэфф,
http://www.omnexus.com