Поликарбонат имеет такой же вес, как оргстекло, и почти в 2 раза легче обычного стекла, на 15% легче ПВХ и на 6% легче ПЭТ-Г. По весу поликарбонат уступает только полистиролу (ударопрочному полистиролу). Облегчить конструкцию из поликарбоната можно, если использовать сотовые листы, вместо монолитных. Так, при замене монолитного листа толщиной 4 мм на сотовый лист такой же толщины дает снижение веса в 6 раз.
Одним из преимуществ поликарбонатных листов является возможность формовки в холодном состоянии, в отличие от стекла, требующего предварительного термоформования. Гибкость поликарбонатных листов по дугообразным элементам несущих конструкций характеризует такой показатель, как минимальный радиус изгиба. При конструировании изогнутых секций следует иметь в виду, что чем меньше материал, тем легче он гнется, но при этом надо обязательно учитывать минимальные радиусы изгиба, характерные для выбранного вида пластика. Так, 4-миллиметровый лист монолитного поликарбоната может быть изогнут по радиусу не меньше 0,6 м, радиус изгиба вспененного ПВХ толщиной 4 мм должен быть не менее 1 м, а для ПММА это значение составит 1,32 м.
При замене в конструкции листа из ПММА на монолитный ПК можно получить конструкции с меньшим радиусом изгиба. Кроме того, как сотовый, так и монолитный поликарбонат можно транспортировать свернутым в рулон с радиусом изгиба не менее Rмин., что существенно сэкономит место для перевози. Минимальный радиус изгиба листов представлен в характеристиках. Сотовый поликарбонат допускает изгиб только по длине сот.
Шум образуется в результате давления воздушных волн и измеряется длиной волны и ее частотой. Единицей измерения шума является децибел, причем до 60 дБ шум считается негромким, от 65 до 90 дБ – значительным, а свыше 90 дБ – разрушительным. Известно, что эффект снижения шума достигается за счет увеличения массы задерживающего шум сооружения либо за счет увеличения воздушной прослойки между такого рода сооружениями. Уровень снижения шума структурными поликарбонатами листа различной толщины от 4 до 32 мм составляет от 15 до 25 дБ. При применении монолитного поликарбоната вместе с обычным стеклом на расстоянии > 50 мм друг от друга, монолитные листы значительно снижают звукопропускание, особенно низкочастотное, например городской шум.
Многостенная структура листов сотового поликарбоната предоставляет значительные преимущества там, где низкая теплопроводность материала является основным требованием. Поликарбонатные панели дают существенную экономию электроэнергии (до 50%), затрачиваемой на отопление Лии кондиционирование, по сравнению со стеклом и ПММА аналогичной толщины. Это связано не только с теплоизолирующими свойствами воздуха, находящегося в пространстве между ребрами жесткости, но и с меньшей по сравнению с этими материалами теплопроводностью, что обеспечивает сохранение температурного режима в помещении. Теплоизолирующие свойства материала характеризует такой показатель, как коэффициент теплопередачи – количество тепла, проходящего через 1 м2 материала при изменении температуры в 10С.
Даже самые тонкие панели сотового поликарбоната (4мм) почти в 2 раза превосходят по степени теплоизоляции простое остекление.
Выдающийся французский архитектор Ле Корбюзье сказал: «Вся история архитектуры – это история борьбы за свет». И в этом утверждении можно усмотреть один из ключей к успеху поликарбоната как строительного материала XXI века. Способность пропускать солнечный сет у поликарбоната самая высокая среди сходных с ним материалов.
Солнечный свет, достигающий земной поверхности, включает в себя три диапазона: ультрафиолетовый, видимый и инфракрасный.
Ультрафиолет С – длина волны между 180-280 нм включительно, лучи более мощные, чем ультрафиолет А и В, и могут стать смертельными для живых организмов.
Ультрафиолет В – средний диапазон 315 нм – 280 нм (способствует выработке витамина D (антирахит), вызывает загар и раздражение роговицы глаз).
Ультрафиолет А – длинноволновой диапазон 400 нм – 315 нм (загар и повреждение глаз).
Видимые волны – 380 и 780 нм включительно (лучи соответствуют обычному восприятию света).
Инфракрасные волны – более 780 нм (передают солнечное тепло и несут 50% его энергии).
Поликарбонат чувствителен к воздействию ультрафиолетового излучения. На открытом воздухе прозрачные марки желтеют, теряют прозрачность, падает ударопрочность материала и относительное удлинение. Для предотвращения нежелательных последствий сотовые и монолитные листы снабжают внутренним УФ-защитным слоем, нанесенным с помощью коэкструзии. Этот защитный слой совершенно прозрачен, и определить его наличие на глаз невозможно, поэтому следует внимательно изучать маркировку панелей, сделанную производителем. Листы с УФ-защитой могут пребывать на открытом воздухе в течение многих лет без изменения своих свойств и потери внешнего вида. Обычные же листы, незащищенные от ультрафиолета, предназначены для использования только внутри помещений.
При стандартных статических испытаниях, например, испытаниях на растяжение и изгиб, материал поглощает энергию медленно. В случаях же резких усилий: падений предметов, ударов, столкновений и т.д. – обычно материалы быстро поглощают энергию. Целью испытания на прочность при ударе и является имитация таких условий.
Существует целая группа испытаний, позволяющих оценить прочностные свойства пластических масс при ударных воздействиях. Эти испытания проводят либо на маятниковых копрах (испытания на двухопорный изгиб по Шарпи), либо с помощью падающего груза (ударостойкость по Гарднеру). Испытание на двухопорный изгиб заключается в разрушении образцов с надрезом и без надреза ударом маятника поперек образца, установленного горизонтально на двух опорах.
В ходе испытания проверяют ударную вязкость – величину работы, затраченной на разрушение образца, отнесенную к площади его поперечного сечения или к площади поперечного сечения образца в месте надреза.
Ударостойкость по Гарднеру определяется при испытании на ударное воздействие падающих гирь массой 4 кг с высоты 1 метр. Из приведенных данный в характеристиках поликарбоната видно, что предельные значения энергии удара для сотового поликарбоната достаточно велики по сравнению, например, с оргстеклом, для которого эта величина не превышает 0,5 Дж.
Лабораторными методами измерить ударную вязкость поликарбоната (по Шарпи, без надреза) невозможно. Поэтому в каталогах указывают «без разрушения». Если соотнести данные показателя ударной вязкости образца поликарбоната с соответствующими показателями для других листовых материалов, например, для оргстекла 10-12 кДж/м2 (без надреза) и 2 (с надрезом), для полистирола 5-6 (без надреза) и 1-2 (с надрезом), то можно приблизительно оценить величину этой физической характеристики в 900-1100 кДж/м2 (без надреза). Эта величина иллюстрирует экстремальную ударопрочность материала.
Монолитный поликарбонат относится к категории антивандальных прозрачных материалов, потому что разбить его подручными средствами (удар ногой. Бутылкой, бейсбольной битой, камнем) человеку не под силу. Сотовые панели из поликарбоната обладают очень высокой степенью ударопрочности (при неправильном монтаже в них могут появиться трещины, но они не разобьются.) При самых неблагоприятных условиях человек не сможет пораниться сотовым поликарбонатом. Даже если в силу каких-либо обстоятельств ударопрочность уменьшится в 3-5 раз, указанная физическая величина будет иметь настолько большое значение (200-300), что не возникнет ощутимого снижения прочности конструкционного элемента. Поэтому этот материал для использования в антивандальных строительных и рекламных конструкциях, несомненно, предпочтителен.
Теплостойкость – это способность твердых полимерных материалов сохранять определенную жесткость под действием нагрузки при повышении температуры. Эта характеристика является условной, принятой для сравнительной оценки поведения различных нагруженных полимеров в нестационарном тепловом поле, что не помогает правильно выбрать пластмассу для конкретных условий.
Для оценки теплостойкости по Вика определяют температуру при скорости нагрева 500С в час, при которой стальной цилиндрический индентор диаметром 1,13 мм под действием груза вдавливается в образец на глубину 1 мм. Высокая теплостойкость поликарбоната выдвигает его на первое место среди листовых пластиков при использовании его в качестве светотехнических изделий и там, где необходимо выдерживать высокую температуру.
* Примечание: ПММА – полиметилметакрилат; ПВХ – поливинилхлорид; ПЭТ-Г – полиэтилентерефталат-гликоль; ПС – полистирол; УПС – ударопрочный полистирол; ПК – поликарбонат.
