Plasty pro stavebnictví a architekturu 3

Plasty pro stavebnictví a architekturu 3 – Polykarbonát (PC)
V roce 389 byla do základů vypálena Alexandrijská knihovna a s ní shořely i tehdejší
vědomosti lidstva. V současnosti jsou „vypalována“ CD a DVD, aby naopak vědomosti
byly zachovány. Na jednom CD vyrobeném z polykarbonátu může být uloženo
neuvěřitelných 24 000 stran textu o velikosti A4, na DVD dokonce 10krát více.
BayArena, Leverkusen, zastřešeno 2005. Stadion je zastřešen transparentním polykarbonátem
Makrolon o tloušťce 10–12 mm s oboustranným UV filtrem. (foto Bayer AG)
Od roku 1982, kdy se objevilo první audio-CD, až do dneška bylo vyrobeno přibližně 50
miliard kusů CD, z nichž by bylo možné vytvořit stříbrný pás dlouhý asi 5 400 000 km. To je
zhruba 14násobek vzdálenosti mezi Zemí a Měsícem.
V roce 1953 se podařilo nezávisle dvěma vědcům syntetizovat zcela novou skupinu polymerů
– polykarbonáty (PC). H. Schnell (Bayer, Německo) patentoval svůj objev pod obchodním
názvem Makrolon®, D. Fox (General Electric, USA) pod názvem Lexan®. Polymerní řetězec
opakuje uhličitanové skupiny a polykarbonáty jsou ve skutečnosti polyestery kyseliny
uhličité. Polykarbonát spojuje řadu velmi dobrých vlastností, kterých nebylo dosud souhrnně
dosaženo u žádného dalšího typu termoplastů.
Výhody polykarbonátu
● vysoká rázová houževnatost, téměř konstantní v neobvykle širokém rozmezí teplot (od –
70 do 140 oC);
● vysoká světelná propustnost, přes 80 % (závisí na typu a tloušťce desky);
● výborná odolnost k povětrnostním vlivům, ve spojení s koextrudovanou vrstvou UV
filtru vykazuje vysokou odolnost proti „stárnutí“ vlivem klimatických změn; ochrana proti
UV záření zajišťuje zachování optických i mechanických vlastností;
● nízká specifická hmotnost.
Srovnání nárazové houževnatosti různých materiálů
Hlavní oblasti využití polykarbonátu v Evropě v roce 1999 (v %). Zdroj: Weinberg 2001,
Polykarbonáty a jejich socio-ekonomický dopad
Zpracování polykarbonátu
Polykarbonát je vyráběn ve formě granulí nebo pelet, které se dále zpracovávají za použití
tepla a tlaku do požadovaného tvaru. Nejběžnějšími metodami zpracování jsou vytlačování
(extruze) a vstřikování.
Vytlačování (extruze)
Materiál v plastickém stavu je vytlačován hlavou různého tvaru do volného prostoru, kde
tuhne. Tato metoda se používá k výrobě profilů, trubek, fólií a plných i dutinkových desek.
Vstřikování
Roztavené granule PC se vstřikují do chlazené formy. Po vyplnění tvářecí dutiny tavenina
tuhne a je z dutiny formy následně vyhozena. Tato metoda se používá k výrobě optických
médií (CD a DVD), plášťů elektronických zařízení a domácích potřeb, součástek pro
automobilový průmysl atd.
LUIS Ghost, Philippe Starck, 2002, pro Kartell. Křesla jsou vyrobena z čirého nebo
barevného polykarbonátu. Je to jedno z nejodvážnějších použití vstřikovaného PC. Přes svůj
křehký vzhled je křeslo velmi stabilní a odolné. (foto Konsepti Praha)
Použití polykarbonátu
Světová spotřeba polykarbonátu je asi 3 milióny tun ročně a každoročně roste zhruba o 10 %,
především díky vývoji nových typů PC a novým aplikacím. PC je kompatibilní s řadou
dalších polymerů. Běžně se PC modifikuje pryží, která ještě zvyšuje nárazovou houževnatost
materiálu. Směs PC/PBT zlepšuje mechanické vlastnosti materiálu při nízkých teplotách
a zlepšuje odolnost vůči povětrnostním vlivům.
Unikátní vlastnosti polykarbonátu a jeho kompatibilita s jinými polymery umožňují jeho
široké použití v řadě odvětví. Největší množství PC se spotřebuje ve stavebnictví pro
veškeré ploché i obloukové zasklívání – zastřešení teras, vnitřních stropů, světlíků
a světelných pásů, dále zimních zahrad a skleníků, městského mobiliáře, dále jako
protihlukové stěny.
Značné množství PC se uplatňuje při výrobě elektrických přístrojů a zařízení – plášťů
mobilních telefonů, počítačů, přístrojů pro domácnost, krytů svítidel a podobně. Vynikající
nárazová odolnost PC chrání přístroje před poškozením, povrchový vzhled může být navržen
tak, aby odpovídal současným barevným trendům.
Dnešní automobilový průmysl vyžaduje materiály s vysokými užitnými vlastnostmi s nízkou
hmotností, možností tvarování do aerodynamického tvaru a především zajišťující bezpečnost
cestujících. Všem těmto požadavkům polykarbonát vyhovuje. Boční zrcátka, přední svítilny,
mlhovky, směrové ukazatele, dnes už i boční a zadní okna jsou vyrobeny z polykarbonátu
a jejich tvar dává automobilu jedinečný vzhled. Polykarbonát se uplatňuje i v interiérech
automobilů při výrobě přístrojových desek a bočních panelů.
Polykarbonát je běžně používán i v oboru designu nábytku. Mezi slavné designéry pracující
s tímto plastem patří Philippe Starck. Pro firmu Kartell navrhl z polykarbonátu řadu výrobků,
některé z nich se staly ikonami designu.
Typy struktur dutinkového polykarbonátu
Dutinkový polykarbonát
Desky dutinkového polykarbonátu jsou určeny především pro zasklívání, kde je vyžadována
nízká hmotnost, vysoká rázová houževnatost a vynikající termoizolační vlastnosti. Dutinkový
polykarbonát se vyrábí v řadě typů struktur a tlouštěk, které se liší především svými
termoizolačními vlastnostmi. Dochází ke značné úspoře tepelné energie, neboť v zimě
zabraňují tepelné ztrátě a v létě pronikání tepla. Při stejné tloušťce je koeficient prostupu tepla
(U, dříve k) výrazně menší než u skla – viz tabulka 1.
Odolnost proti proražení
Dutinkový polykarbonát má výbornou odolnost proti proražení v širokém teplotním rozsahu
od –40 do +120 oC, a to i při dlouhodobém působení vlivů počasí. Střecha je vystavena
nejrůznějším vlivům počasí – bouřka, krupobití, zatížení sněhem a tvoření ledu. Polykarbonát
je v tomto případě téměř nezničitelný, odolává rychlým teplotním změnám, aniž by desky
praskly nebo se prohnuly.
Důležitou zkouškou zastřešovacích materiálů je simulace krupobití, kdy na desky upnuté
v kovovém rámečku jsou vystřelovány polyamidové kuličky až do průměru 30 mm. Průměr
kuliček a dopadová rychlost jsou během testu měněny.
V tabulce 2 jsou uvedeny výsledky testů se čtyřmi materiály a třemi různými průměry
kuliček. Uvedena je rychlost kuliček při dopadu, u které materiál selhal. Z výsledků je patrná
křehkost akrylátu a skla, zatímco u polykarbonátu došlo jen k malým změnám v rámci
pružnosti materiálu.
Tabulka 1
Tabulka 2
Kontrolovaná ochrana před sluncem, UV ochrana
Olympijský stadion v Aténách, návrh přestavby Santiago Calatrava, 2004. Nosnou konstrukci
stadionu tvoří dva impozantní ocelové oblouky, na nichž je zavěšena střecha z 12 mm silných
desek čirého polykarbonátu Makrolon. Stadion je největší zastřešenou plochou na světě. Kryje
plochu asi 25 000 metrů čtverečných a celá střešní struktura váží 17 000 tun. (foto Bayer AG)
Čiré desky polykarbonátu mají propustnost světla od 64 do 83 % podle tloušťky a struktury.
Pro zasklení jižních stran nebo k ochraně před nežádoucím množstvím přímého světla jsou
vyráběny tónované desky (bronzové, šedé, zelené, modré). Mimo propustnosti světla redukují
v létě i prostup tepla na příjemnou úroveň.
Energeticky bohaté sluneční záření je pro většinu polymerů škodlivé. Způsobuje
mikroskopické povrchové trhlinky, které působením vody, prachu a chemikálií vedou k erozi
povrchu. Speciální ochranná vrstva, která může být nanesena na desku už při její výrobě, má
rozhodující vliv na zachování optických a mechanických vlastností materiálu.
Čištění polykarbonátu
Pravidelná péče stanovenými čisticími prostředky prodlužuje životnost desek. Pro normální
čištění desek se doporučuje omytí vlažnou vodou s přídavkem jemného detergentu nebo
mýdla a osušení jemným hadrem. V žádném případě se nedoporučuje čistit PC abrazivními
nebo alkalickými čisticími prostředky. Čisticí prostředky, které jsou všeobecně doporučovány
pro čištění polykarbonátu, se nemusí snášet s ochrannou vrstvou proti UV záření.
Polykarbonát je vhodným materiálem pro zastřešování staveb, kdy je vyžadována vysoká
odolnost proti proražení a odolnost k nepříznivým povětrnostním vlivům (foto Arla Plast)
Polykarbonát je vhodným materiálem pro zastřešování staveb, kdy je vyžadována vysoká
odolnost proti proražení a odolnost k nepříznivým povětrnostním vlivům (foto Arla Plast)
Další použití dutinkového PC
Dutinkový polykarbonát je velmi výrazným interiérovým prvkem a stále častěji po něm sahají
architekti, kteří chtějí vtisknout prostoru originalitu ve stylu high-tech. Vynikne pří výrobě
příček a zasklení v interiérech, nábytkářském průmyslu a designu.
V roce 2005 švédská firma Arla Plast otevřela v Kadani novou továrnu na výrobu
dutinkového polykarbonátu. Vybudování továrny bylo vyvoláno zvýšenou poptávkou po
tomto materiálu nejen v České republice, ale v celém středoevropském regionu.
Literatura:
Příručky firmy Arla Plast a GE Plastics.
Ing. Ivana Vejražková (*1967)
absolvovala VŠCHT v Praze. Pracuje ve firmě Happy Materials, která se zabývá
konzultační činností v oblasti plastových materiálů a která vytváří databáze materiálů.