Ювелирное обозрение

Монолитный поликарбонат: особенности обработки и использования

Монолитный поликарбонат – это листовой материал из, собственно, поликарбоната. Он отличается от прочих видов этого материала высокой плотностью и обязательным отсутствием пустот. Монолитный поликарбонат является прекрасным заменителем силикатного стекла. Для некоторых целей его свойства даже более предпочтительны.

Например, монолитный поликарбонат весит вдвое меньше стекла, но по прочности превосходит его в более чем в 200 раз!

Прозрачность монолитного поликарбоната — около 88%. Это сопоставимо с показателями прочих прозрачных полимеров: ПВХ, ПЭТ, полистирола и других, но ниже, чем у оргстекла и стекла кварцевого (прозрачность последнего до 100%).

Это замечательное свойство позволяет широко использовать листовой поликарбонат для остекления различных сооружений: для фонарей и других осветительных приборов, для лайтбоксов, объемных букв и фигур, прочих рекламных конструкций с подсветкой.

Прочность монолитного поликарбоната

Самые выдающиеся результаты монолитный поликарбонат показывает по ударопрочности. Она выше, чем у оконного стекла в 250 раз и в 10 раз, чем у оргстекла. Это позволяет производителям маркировать поликарбонатные листы, как небьющийся материал. И это не является преувеличением.

Именно поэтому из поликарбоната делают разнообразные ограждения: борта хоккейных площадок, остановки, антивандальную защиту различных устройств.

Также поликарбонат применяется для полицейских щитов и пожарных шлемов, специфического противоударного остекления в поездах, самолетах, яхтах и пр. Словом, для всего, что только может оказаться под ударом.

Другие полезные свойства материала

Прочность — не последнее выдающееся качество поликарбоната. Также нужно отметить его высокую морозоустойчивость. Без ударной нагрузки он без проблем выдерживает окружающие температуры до 50 градусов Цельсия. А под нагрузкой листы монолитного поликарбоната не теряют своих качеств и при 40 градусах.

Он выдерживает не только сверхнизкие, но и очень высокие температуры: верхний температурный порог эксплуатации составляет 120 градусов Цельсия. Наряду с этим поликарбонат самозатухающий материал, да и поджечь его непросто.

Все это делает поликарбонатный лист отличным материалом для применения в районах со сложными климатическими условиями.

Как обрабатывать поликарбонат?

Монолитный поликарбонат выпускается шириной 3,05 и 2,05м. Толщина листа – от 2 до 12 мм.

Он легко пилится как дисковой или ленточной пилой, так и ножовкой, а также обрабатывается любым инструментом для металло- или деревообработки. Но, перегрев от трения может вызвать оплавление кромки материала при обработке.

Поэтому, не используйте высокоскоростные пилы, предназначенные для резки металла. При обработке на высоких скоростях применяйте меры против перегрева: делайте перерывы для остывания и используйте только острые режущие поверхности.

Лазер можно использовать для резки поликарбоната, но при этом получится характерный оплавленный край. Также после резки лазером рекомендуется отжиг изделий в течение часа или двух при температуре 130 градусов.

Это делается для снятия внутренних напряжений. Также применяют гильотинную резку, но для листов толщиной до 5 мм. Неплохие результаты получают на отрегулированном гидромеханическом станке.

Исключительно удобным качеством листового поликарбоната является его способность изгибаться без нагревания. Минимальный радиус изгиба листа зависит от его толщины и рассчитывается по формуле: R = t х 175 ( t – толщина листа). Так, лист толщиной 10 мм можно согнуть до радиуса 1750 мм.

Поликарбонатные листы можно склеивать друг с другом или с другими материалами различными клеями. Выбор клея зависит от требований к клеевому шву. Единственное, чего делать не следует – это использовать клей на основе растворителя.

Такой клей разрушает поликарбонатный лист, хотя сразу вы этих изменений и не заметите. Можно использовать клей на полиамидной основе (для небольших изделий).

Если же склеиваемые поверхности велики (например, стенки аквариума и пр.) воспользуйтесь непрозрачным силиконовым клеем. Перед склеиванием произведите очистку поверхности и обезжиривание изопропиловым спиртом. Если к изделию предъявляются высокие требования: к прочности соединения, прозрачности, стойкости к ударам, химическим воздействиям, то используйте полиуретановые двухкомпонентные клеи, такие как HE 17017 от Engineering Chemical.

С помощью монолитного поликарбоната можно изготовить козырек над входной группой коттеджа или частного дома, который защитит ее от непогоды. Так же поликарбонат монолитный является отличным материалом для автомобильного навеса, крытого павильона для бассейна, козырька над балконом и террасой и многих других конструкций.

При использовании для наружных конструкций, остекления и пр. учитывайте термическое расширение. При годовой разнице температур в 60 градусов, расширение материала летом составит примерно 4 мм на каждый метр.

Для остекления, покрытия, наружной рекламы – всего, что находится непосредственно под солнцем, нужно использовать поликарбонатные листы с УФ-покрытием. Это гарантия того, что материал надолго сохранит свои качества: прозрачность, прочность, цвет.

При окраске поликарбоната действуют те же правила, что и при его поклейке: избегайте красок на основе растворителей, выбирайте на эпоксидной или полиуретановой основе. Обезжиривайте перед покраской поверхность изопропиловым спиртом.

Для мытья поликарбонатных поверхностей можно применять специальные очистительные аэрозоли, содержащие парафин, а можно воспользоваться средством для мытья посуды. Единственное, чем не нужно мыть – это составами, в которые входит аммиак. Они портят поликарбонат.

В основном поликарбонат используют для устройства покрытий прозрачных теплиц, веранд. Его популярность также связана с высокой несущей способностью. Этот материал в 200 раз прочнее стекла. Кроме того, он отличается упругостью и пластичностью. Основными видами нагрузок, воспринимаемыми кровлей, являются снеговая и ветровая. Известно, что в различных регионах России выпадает много снега. Поэтому ответ на вопрос, сколько выдержит сотовый поликарбонат, волнует почти всех застройщиков.

Виды поликарбоната и их характеристики

Прежде чем ответить на вопрос, какую нагрузку выдерживает поликарбонат, отметим два вида материала – листовой и сотовый. Первый из них представляет собой сплошной монолитный листовой материал, расчетные параметры которого зависят только от его толщины. С сотовым или ячеистым поликарбонатом дело обстоит немного иначе, так как в зависимости от производителя материал может иметь различную структуру по поперечному сечению. Это важно, так как несущая способность сотового поликарбоната на растяжение и сжатие может отличаться, а при работе на изгибающую нагрузку возникает и растягивающее, и сжимающее напряжение.

Сразу оговоримся, что основная нагрузка, на которую рассчитывается поликарбонат – снеговая нагрузка. Ветер работает на срыв и только снижает нагрузку, а собственный вес настила незначительна и не играет большой роли. Отметим, что согласно СНиП территория России разделена на 8 районов.

Основное усилие на который рассчитывается сотовый поликарбонат – нагрузка на метр квадратный. Расчетными параметрами являются предел прочности и модуль упругости при растяжении, сжатии, изгибе. Предел прочности сотовой панели составляет от 60 до 110 МПа, модуль упругости – 2300-2500 МПа.

Расчет плоского настила

Расчет поликарбоната для плоского настила сводится к определению максимального расстояния между опорами, при котором получается минимальный прогиб, а предельно допустимые величины по прочности не превышаются. При этом поликарбонатная панель рассматривается как простая балка, работающая на изгиб. Расчетная схема может быть представлена как двухопорная, так и многоопорная конструкция. Несущая способность монолитного поликарбоната рассчитывается по следующему алгоритму:

• определяется момент сопротивления – W = bh 2 /6 (в общем случае определяется суммарный момент сопротивления составляющих поперечного сечения – W = ∑bh 2 /6);
• рассчитывается максимальный изгибающий момент по формуле М = WR, где R – расчетное сопротивление на изгиб;
• определяется расстояние между опорами по формуле l = √(8M/q) при двух опорах и l = √(12M/q), если количество опор при одинаковых расстояниях между ними превышает число 2;
• рассчитывается момент инерции – Iz = ∑(bh 3 /12 + y 2 F);
• определяется прогиб листа – f = 5ql/384EI.

Как видим, для монолитных листов расчет ведется по упрощенной формуле, а несущая способность поликарбоната сотового характеристики поперечного сечения определяются как сумма отдельных частей (ячеистые панели можно расчленить на несколько двутавров). При этом каждый расчетный параметр рассчитывается в отдельности и затем суммируется. Например, для двутавра момент сопротивления – это суммарный показатель стенки и двух полок.

Формулы показывают, что при двухопорной расчетной схеме максимальное расстояние между опорами снижается, а прогиб – увеличивается. Это связано с тем, что при увеличении количества опор изменяется расчетная схема. При двухопорной схеме имеет место шарнирное соединение, которое никак не воспрепятствует прогибу. Многопорная расчетная схема – это комбинация шарнирного соединения на крайних опорах и жесткого защемления на средних. Это свидетельствует о том, что чем больше количество опор, тем большую нагрузку может выдержать настил, так как происходит перераспределение напряжений на пролетах.

Выводы

Предлагаемая методика позволяет рассчитать по допустимым деформациям поликарбонат, нагрузка на который определяется согласно нормативным данным. По результату расчета можно подобрать листы необходимой толщины, максимальное расстояние между элементами обрешетки.

В декабре 2018г. завода «Полигаль Восток» прошел все испытания на подтверждение соответствия требованиям Техрегламента "О…

ABS пластик или поликарбонат что лучше – этот вопрос беспокоит потребителей на протяжении долгих лет, ведь…

У экспертов завода «Полигаль» и на специализированных форумах в Интернете часто спрашивают, можно ли красить сотовый…

Поликарбонат как выбрать качественный – этот вопрос интересует многих дачников и строителей. При выборе данного материала…

Повсеместное распространение практичных и дешевых поликарбонатных листов рождает вопрос о пожарной безопасности при использовании в строительстве и архитектуре этого материала.…

Сотовый поликарбонат ПОЛИГАЛЬ производства завода «Полигаль Восток» прошел все проверки и испытания в ОРГАНЕ ПО…

В строительстве все чаще применяется поликарбонат. Этот материал отличается особой прочностью, гибкостью, небольшим весом, экологичностью…

Производственная компания «Polygal» выпускает сотовый поликарбонатный строительный материал высокого качества. Эта продукция востребована на рынке…

Поликарбонат один самых востребованных строительных материалов современности. Прочность, легкость, простота монтажа и отличная светопропускания способность…

«Полигаль» – лучший поликарбонат для теплиц и парников Высокое качество поликарбоната для теплиц делает его…

Изучая статьи касающиеся выбора поликарбоната часто можно встретить фразу «рекомендуемая толщина поликарбоната для региона составляет …».

И тут же возникают вопросы:

№ 1. Как узнать снеговую и ветровую нагрузку в вашем регионе?

№ 2. Как учесть температурный режим региона?

№ 3. Как влияет на толщину поликарбоната угол уклона ската кровли?

№ 4. Будут ли обладать одинаковыми характеристиками листы одной толщины, но разных производителей?

№ 5. Какой материал лучше держит тепло при одинаковой толщине: сотовый поликарбонат или монолитный?

№ 6. Влияет ли размер (объем и площадь) теплицы на толщину листа?

№ 7. Каким образом сказывается вид выращиваемых культур на выбор?

№ 8. Влияет ли шаг обрешетки на качество материала?

№ 9. Можно ли обойтись без применения специальных профилей или герметизирующих лент?

И это только некоторые из вопросов, которые интересуют хозяев.

Рассмотрим их по порядку.

№ 1. Снеговая нагрузка указана в СНиП «Нагрузки и воздействия 2.01.07-85». Общаясь к этому справочнику, следует обратить внимание на год его издания. Издание от 1985 г. не может служить руководством, поскольку содержит не обновленные данные. Следует обратиться к нормам от 2008 г. или изучить документ «Изменения к СНиП 2.01.07-85». Здесь приведены новые карты, а нагрузка от веса снега рассчитывается в соответствии с требованиями Европейских нормативов.

Нижеприведенная карта РФ разбита по районам, а в таблице ниже вы можете посмотреть нагрузку для вашего региона.

Расчетный вес снегового покрова Q на 1 м2 горизонтальной поверхности земли

1

2

3

4

5

6

7

8

Q , кПа (кг/м2)

При этом учтите, что уклон крыши и преобладающее направление ветра также оказывают влияние на снеговую нагрузку.

Скорость ветра также определяется по вышеприведенным нормам и изменениям к ним.

Ниже приведенная карта показывает разбивку по районам.

№ 2. Как учесть температурный режим?

Тот же СНиП «Нагрузки и воздействия» содержит информацию о средней температуре в регионе. Этот параметр нужно учесть для того, чтобы правильно выбрать толщину поликарбоната. Ведь, если снег растает и замерзнет, он будет сильнее давить на материал.

Представленная ниже карта содержит информацию о средней температуре за январь, как наиболее холодный месяц.

№ 3. Как влияет на толщину поликарбоната угол уклона ската кровли?

Чем круче уклон крыши, тем проще с него будет сходить снег. В общем же полная нагрузка на крышу теплицы рассчитывается по формуле

Где S_расч. определяется по таблице 1., а μ – коэффициент, учитывающий угол наклона скатов крыши. В том случае если

– уклон меньше 25 о μ = 1;

– уклон между 25 о и 60 о μ = 0,7

– больше 60 о – μ не учитывается.

Для двускатной теплицы типа домик угол наклона обычно составляет от 20 до 40 о .

Для арочной формы μ не учитывается.

№ 4. Даже определившись с толщиной листа нужно еще учесть его внутреннюю структуру. Т.к. количество стенок, их форма, шаг расположения и конфигурация ребер отличаются у производителей и непосредственно влияют на способность поликарбоната удерживать тепло. На схеме приведены некоторые виды структур в разрезе.

Для теплицы подходит сотовый поликарбонат с одинарным квадратным сечением (рис. а) и монолитный (рис. е).

Вес листа также может быть разным при одинаковой толщине листа.

В таблице 2 приведены некоторые сравнительные характеристики листов при одинаковой толщине материала.

Показатель

4мм

4ммус

6мм

6мм ус

8мм

10мм

16мм

25мм

минимальный радиус изгиба, м

удельный вес, г/кв.м

водопоглощение по массе, %

относительное удлинение, %

звукопоглощение, дБ

коэффициент линейного расширения, mWm*C

плотность, г/куб. см.

прочность при растяжении, Мпа

сопротивление теплопередаче, кв.м*К/Вт

коэффициент теплопроводности, Вт/кв.м*К

модуль упругости при изгибе, МПа

максимальная прочность при изгибе, МПа

остаточная прочность после испытания на морозостойкость, %

максимальное усилие при сжатии, МПа

стойкость к удару при – 20С

долговечность, условных лет

Как видно из таблицы, некоторые характеристики остаются неизменными, а часть меняется.

Для примера в таблице 3 приведены характеристики продукции некоторых торговых марок.

Марка
ПОЛИКАРБОНАТА

GRADAPLAST

Позиционирование

optimal

Срок эксплуатации

15 лет

Производимые
толщины

10, 8, 6, 4, 3,5мм

Ценовой сегмент

средний

Используемое сырье

импортное

Применение

любые архитектурные формы, в том числе самые сложные; наружное и внутренее применение

простые и сложные конструкции; наружное и внутреннее применение, для теплиц и парников

простые и сложные конструкции; наружное и внутреннее применение

простые конструкции; наружное и внутреннее применение

для теплиц и парников

Ультр а ф и ол етов ая защита

UV-защита: соэкструзия с обеих сторон листа и в массе

UV-защита: соэкструзия с верхней стороны листа и в массе

UV-защита: соэкструзия с верхней стороны листа и в массе

UV-защита: соэкструзия с верхней стороны листа и в массе

UV-защита: соэкструзия с верхней стороны листа и в массе

Преимущества

лучшее соотношение цена/ качество

неплохое соотношение цена/ качество

самый легкий вес

Завальцованный край листа

Количество
производимых
цветов

10

№ 5. Сотовый поликарбонат имеет лучший показатель сохранения тепла, нежели монолитный. Это объясняется самой конструкцией листа. Поскольку сотовый поликарбонат это два листа пластика, которые соединены между собой ребрами жесткости, он может удерживать воздух, а значит и тепло, внутри этих камер. Монолитный поликарбонат такой чертой не обладает.

№ 6. Параметры теплицы опосредовано влияют на выбор толщины поликарбоната. Большее влияние оказывают материал каркас, шаг его монтажа, наличие в теплице и вид системы отопления.

№ 7. Выбирая толщину поликарбоната для теплицы, следует учесть, для какого вида культур она предназначена. Так, например, если вы собираетесь выращивать рассаду, следует выбрать материал не меньше 6 мм. А если ранние овощи и зелень – достаточной будет толщина 4 мм.

№ 8. Профессионалы рекомендуют следующий шаг обрешетки для поликарбоната 1050 или 700 мм. Такой шаг равен половине или трети ширине листа. Следование этому условию позволит правильно закрепить лист, снизить расход материала. При этом следует учесть, чем толще лист, тем меньше шаг.

Шаг вертикальных и горизонтальных опор важный момент при выборе толщины поликарбоната. Размер ячейки несущей конструкции приведен в таблице 4. При снеговой нагрузке в 180 кг/м.кв.

Толщина листа, мм

Размер ячейки несущей конструкции, см

В сети есть достаточно много он-лайн калькуляторов для расчета. Полученный результат содержит полезную информацию, но не является руководством к действию, поскольку важно учесть материал каркаса, количество креплений, вид крепежа.

Для арочных теплиц толщина поликарбоната влияет еще на один аспект строительства. А именно, на выбор радиуса кривизны. Каждый производитель оговаривает, на сколько можно согнуть лист. Если не выдержано это требование, то лист может лопнуть под воздействием внутреннего напряжения или снижения прочности материала.

№ 9. Технология крепления листа поликарбоната такова, что обойтись без применения специальных профилей или герметизирующих лент можно, если вы монтируете незначительную площадь и вам не обязательно сохранять характеристики листа. Однако если вы используете поликарбонат как укрывной материал на теплицу или парник без расходных материалов вам не обойтись. При этом желательно чтобы профиль и листы были изготовлены одним производителем. Тогда вы можете рассчитывать на качественное укрытие, сберегающее тепло и пропускающее свет.

Чтобы выбранный материал эксплуатировался дольше гарантийного срока нужно периодически очищать его внутри и снаружи. Учтите, для этого не подходят средства, содержащие абразивные частицы, хлор, растворители. Чтобы восстановить светопускающие свойства поликарбоната достаточно просто помыть его водой и мягкой губкой.