Прочность поликарбоната на растяжение
С развитием строительных технологий на рынке появляется все больше практичных новинок, позволяющих полностью преобразить внешний вид зданий. Одним из таких материалов является монолитный поликарбонат, свойства и характеристики которого уже оценили многие отечественные потребители. Абсолютно прозрачные и легкие поликарбонатные панели в 200 раз превышают прочность стекла, благодаря чему находят применение в создании уникальных светопрозрачных конструкций.
Что такое монолитный поликарбонат: общее описание
Материал относится к термопластичным полимерам, получаемым путем конденсации ацетона и фенола. В рамках производственного процесса химические вещества преобразуются в гранулы, которые после экструзии или литья принимают форму сплошных пластиковых листов. Поликарбонат листовой монолитный изготавливается согласно ТУ 6-19-113-87, что обеспечивает ему высокие показатели прочности, ударной вязкости и стойкости к колебаниям температур.
Изделия имеют типовые размеры 3050х2050 мм. При необходимости производители могут изготавливать листы с другими параметрами длины, но с сохранением изначальной ширины. Это объясняется стандартными габаритами экструдеров, которые применяют при производстве материала. Толщина термопласта может варьироваться в диапазоне от 1,5 до 20 мм, удельный вес составляет около 1200 кг/м3.
Виды монолитного поликарбоната
Листовой монолитный поликарбонат предлагается потребителю в двух разновидностях:
- Плоский – прозрачные листы в форме прямоугольника, не имеющие выраженного рельефа поверхности. В большинстве случаев их используют для остекления домов, изготовления торговых витрин или предметов домашнего интерьера.
- Волнистый – листовой материал с поверхностью в виде волны, напоминающей шифер. Благодаря своей форме изделия эффективно отводят воду с кровельных скатов, поэтому волнистый монолитный поликарбонат часто применяется в строительстве навесов, беседок, светопрозрачных вставок на крышах домов.
Производители монолита изготавливают как прозрачные листы материала, так и цветные, окрашиваемые посредством добавления в массу специальных пигментов перед формовкой. Использование этой технологии способствует однородности цвета изделий и позволяет сохранить их привлекательный вид на многие годы.
Свойства и технические характеристики
Если вы планируете купить монолитный поликарбонат, свойства и применение этого материала желательно изучить заблаговременно. Физические и химические параметры полимера во многом определяют сферу его использования и особенности предстоящего монтажа.
Прочность
Именно прочность делает термопласт востребованным среди владельцев дачных хозяйств. Теплицы, изготовленные из поликарбонатных листов, могут выдерживать существенные механические нагрузки, не опасаясь порывов ветра, сильных морозов и атмосферных осадков.
Согласно выводам специалистов, исследовавшим монолитный поликарбонат, характеристика материала на прочность продемонстрировала его повышенную стойкость к ударным воздействиям. В рамках испытаний он оставался цельным при наибольших нагрузках, достигаемых в лабораторных условиях.
Физико-технические параметры панелей выглядят следующим образом:
- Прочность при растяжении (для листов толщиной 3 мм)– 65 МПа.
- Удлинение при растяжении – 6 %.
- Прочность при разрыве (монолитный поликарбонат прозрачный) – 60 МПа.
- Удлинение при разрыве – более 90 %.
- Модуль упругости на растяжение – 2,300 МПа.
- Ударная нагрузка – 158 Дж.
Гибкость
Монолитный поликарбонат рифленый и гладкий имеет способность сгибаться при нормальных условиях внешней среды. Отличные показатели гибкости позволяют уйти от использования обычных прямоугольных теплиц и сместить акценты в сторону построек арочного типа. Благодаря изогнутой форме на поверхности парников не скапливаются снег и дождевая вода.
Вместе с тем, если вы используете поликарбонат монолитный, характеристики его гибкости не стоит слишком преувеличивать. Материал имеет параметр минимального радиуса изгиба, который может зависеть от его толщины. Так, для изделий 3 мм он составляет 430–460 мм, для листов 10 мм – от 1470 до 1510 мм.
Химическая стойкость
Будучи термопластичным полимером, материал имеет свойство противостоять агрессивной среде. Плиты инертны по отношению к таким химическим веществам, как спирт, органические жиры, слабые растворы кислот. Если при обустройстве парников применять поликарбонат монолитный, характеристики и применение термопласта порадуют многих владельцев дачных хозяйств. Причина тому – возможность мыть теплицы изнутри и снаружи, выполнять любые работы, связанные с удобрением саженцев или обеззараживанием грунта.
Однако следует помнить, что полимер устойчив далеко не ко всем химическим веществам. Он способен вступать в реакцию с аммиаком, пропаном, борной и уксусной кислотой, минеральными маслами.
Изоляционные свойства
Независимо от того, какой материал применяется при строительстве – гладкий или профилированный монолитный поликарбонат, любая разновидность изделия имеет меньшую теплопроводность (0,21 (Втм)°С) в сравнении со стеклом. Парник, накрытый поликарбонатными листами, быстро накапливает тепло и удерживает его в помещении, не позволяя уходить в атмосферу при снижении температуры. Благодаря этому саженцы можно высаживать раньше обычного срока.
Согласно исследованиям, уровень звукоизоляции листов толщиной 4–12 мм составляет от 18 до 23 дБ. Низкая плотность и вязкая структура полимерной плиты способствуют эффективному поглощению звуков, поэтому профильный монолитный поликарбонат для крыши считается оптимальным решением при обустройстве светопрозрачных конструкций.
Светопропускание
По степени светопропускания прозрачные листы имеют значения от 86 до 90 %. Хорошо известно, что чем светлее в парнике, тем лучше для саженцев. Однако поликарбонат кровельный монолитный не так хорошо рассеивает свет, как сотовые панели, что может привести к ожогам растений. Поэтому производители часто добавляют в материал специальные добавки, которые изменяют его оптические свойства и позволяют достичь максимального поглощения лучей. Кроме того, во избежание ожогов можно использовать цветные плиты, которые снижают уровень пропускания света.
Если рассматривать прозрачный монолитный поликарбонат, свойства этого материала могут определяться и некоторыми другими оптическими характеристиками, в частности – дымчатостью и степенью пожелтения. Первый показатель для качественных панелей толщиной 3 мм не должен превышать 0,5 %. Степень желтизны составляет не больше одной единицы.
Устойчивость к УФ-лучам и перепадам температур
Основным негативным фактором, влияющим на срок службы изделий, является ультрафиолетовое излучение. Чтобы избежать его отрицательного воздействия на монолитный поликарбонат, лист покрывают защитной УФ-пленкой, которая задерживает и поглощает ультрафиолетовую часть спектра, но пропускает инфракрасный свет. Продукция компании «Полигаль Восток» имеет надежную двухстороннюю УФ-защиту, изготавливаемую немецким производителем Makrolon (Bayer).
Морозоустойчивость пластика позволяет применять его для возведения кровли и обустройства теплиц даже в условиях сурового климата. Монолитный профильный поликарбонат выдерживает морозы до -50 °С, причем как при краткосрочной, так и при долговременной эксплуатации. Теплостойкость большинства марок продукции достигает +120 °С. Благодаря низкому коэффициенту теплового расширения плиты можно использовать для сооружения высокоточных конструкций.
Где применяется материал?
В последние годы поликарбонатные панели становятся отличной альтернативой кварцевому и силикатному стеклу. Если рассматривать, где используется монолитный строительный поликарбонат, нужно отметить, что он востребован во многих хозяйственных сферах – от строительства до торговли и рекламного бизнеса. Чаще всего плиты строительного поликарбоната применяют для следующих целей:
- возведение парников, оранжерей, зимних садов;
- сооружение световых куполов;
- остекление вертикальных поверхностей домов и устройство кровельных вставок;
- установка перегородок в офисных помещениях и административных зданиях;
- изготовление наружной рекламы;
- устройство навесов и козырьков в зданиях, на остановках транспорта.
Доступная цена в сочетании с повышенной прочностью и длительным периодом эксплуатации делают применение монолитного поликарбоната более эффективным по сравнению с обычным стеклом.
Применение в зависимости от толщины
Ассортимент поликарбонатных листов включает в себя широкий спектр изделий толщиной 1,5–20 мм. Чем толще плита, тем ниже ее теплопроводность, что обеспечивает существенное снижение расходов на энергоресурсы при отоплении помещений. Однако выбор тех или иных габаритов должен варьироваться согласно назначению плит. Если вы планируете использовать монолитный поликарбонат, применение в зависимости от толщины может быть следующим:
- до 4 мм – обустройство козырьков, изготовление рекламных вывесок, строительство небольших теплиц;
- от 6 до 8 мм – возведение парников, навесов, оранжерей;
- 10 мм – использование для устройства различных перегородок, барьеров на автодорогах;
- свыше 10 мм – монтаж светопрозрачной кровли или вставок на крыше.
Обработка материала
Многие покупатели задаются вопросами, чем резать монолитный поликарбонат в домашних условиях, как его гофрировать и загибать. Нужно заметить, что материал отличается простотой в обработке. Для работы с ним могут применяться электрические и ручные инструменты, имеющие металлическую режущую поверхность.
Резка
При неправильной резке плиты могут деформироваться, что сделает невозможным их последующее применение. Поэтому выясняя, как разрезать монолитный поликарбонат в домашних условиях, обратите внимание на такие рекомендации:
- Поверхность, на которой будет резаться лист, должна быть чистой и ровной. Это поможет избежать появления вмятин и трещин.
- Перед началом работ необходимо наметить линию реза при помощи маркера.
- Если нужно порезать панели толщиной менее 2 мм, лучше сложить их стопкой в 10–15 листов, что сведет к минимуму вероятность растрескивания.
- Резка монолитного поликарбоната в домашних условиях производится со стороны УФ-покрытия. До завершения работ не рекомендуется снимать защитную пленку.
- Если режутся большие листы, их можно положить на пол. Поверх плиты нужно поместить деревянную доску, по которой можно будет ходить, чтобы не повредить материал.
Отвечая на вопрос, чем разрезать монолитный поликарбонат, следует отметить, что лучшим вариантом для нарезания плит является болгарка. При ее использовании подходит диск №125 по металлу, который позволяет быстро выполнить срез без появления дефектов. Среди других инструментов можно отдать предпочтение электролобзику с самой мелкой пилкой или лазерной резке. Определив, чем резать монолитный поликарбонат, в дальнейшем нужно внимательно следить за состоянием заточки инструмента. Чем острее он будет, тем точнее получится линия реза.
Сгибание
Как говорилось выше, при сгибании плит необходимо учитывать минимальный радиус их изгиба. Иначе можно столкнуться с такими неприятными явлениями, как нарушение целостности конструкции вследствие отхождения от профиля или появление трещин при термическом расширении. Для гибки используют слесарный верстак с тисками. Плиту зажимают на столе и сгибают руками без предварительного нагрева до нужного градуса. Рассматривая, как согнуть монолитный поликарбонат, важно упомянуть, что сгибание выполняется без чрезмерного физического усилия, поскольку плита может сломаться.
При правильном проведении подготовительных работ и последующем грамотном монтаже поликарбонатные панели помогут соорудить функциональные светопрозрачные конструкции, которые будут исправно служить долгие годы.
Источник
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 = bh2/6 (в общем случае определяется суммарный момент сопротивления составляющих поперечного сечения – W = ∑bh2/6);
- 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 = ∑(bh3/12 + y2F);
- 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.
Источник
Оказывается, у так давно полюбившегося отечественному потребителю поликарбоната, очень интересная история появления. Изобрел его, причем абсолютно случайно, немецкий химик Альфред Айнхорн, усиленно работавший над созданием болеутоляющего препарата. В ходе проводимого ученым эксперимента образовался осадок полиэфиругольной кислоты, который для ученого вовсе не был желанным. В итоге этот продукт сочли ненужной примесью, и он надолго выпал из поля зрения ученых. Однако через 60 лет в Германии и США почти в одно и то же время полимерный пластик был снова открыт, что и дало новую жизнь этому высокотехнологичному материалу. Выпуск этого полимера в промышленном масштабе был налажен с 1960 г. Особенно ценным качеством монолитного и сотового видов этого материала является его прочность, благодаря которой он нашел широкое применение в различных отраслях хозяйства: строительстве, медицине и т.д.
Прочность различных видов
Там где бессильным оказывается стекло, на выручку приходит намного более прочные поликарбонатные листы. Они и на разрыв, и на сгиб оказываются несравненно лучшими, нежели применяемые до этого времени материалы. Не стоит забывать и химической стойкость полимерного пластика ко многим агрессивным веществам.
Показатели прочности поликарбонатных листов настолько впечатляют, что вначале это кажется невозможным. Например, лист материала, толщина которого в пределах 3-4 мм более чем в 200 раз прочнее обычного стекла и разбить его даже ударом тяжелого молотка весьма проблематично.
Сотовый материал
В последние годы производители начали усиленно применять поликарбонатные полотна для оборудования тепличных сооружений различного назначения. И все благодаря их повышенной прочности. Для производства теплиц по большей части используется структурный или сотовый вариант полимера, который позволяет сооружать конструкции арочного типа без угрозы последующего их разрушения.
На заметку: Некоторую опасность для поликарбонатного покрытия представляют ветра повышенной интенсивности и сильные снегопады.
Прочность структурного поликарбоната во многом зависит от толщины самого листа. Обычно ответственные производители предупреждают о том, для какого типа конструкций предназначена каждая отдельная модификация сотового полимера. Продукт толщиной 4 мм может быть использован для оформления витрины, в то время как лист 16-милимметровой толщины — это чисто кровельный вариант. Нормальная толщина поликарбоната под теплицы равна 6 мм, при том, что предел прочности на изгиб не более 95 МРа. И только экономия может заставить приобрести для обшивки теплицы поликарбонат толщиной 4 мм. Данный вариант не оправдан, особенно при большой вероятности мощных снегопадов и разрушительных ветров.
Приятно отметить, что даже если перед нами более прочный поликарбонат, чем обычный, это ни в коей мере не оказывает влияния на его вес. Применяя легкий структурный полимер можно существенно снизить затраты на сооружении несущего каркаса любой конструкции: теплицы, козырька, навеса и др. Благодаря небольшому весу полимерного термопласта каркас можно смастерить из алюминиевых элементов, не подверженных ржавлению. Период эксплуатации теплицы такого образца может исчисляться десятками лет.
Монолитный поликарбонат
Величина прочности монолитного поликарбоната тоже очень приличная. Это касается и ее показателя на изгиб. Панели такого образца широко применяются для сооружения крупных объектов, к примеру, куполов. Наряду с высокой прочностью высокая степень шумопоглощения монолитного поликарбоната стала причиной его использования для обустройства специальных барьерных ограждений вдоль крупных автомагистральных трасс. Вдобавок к этому они служат преградой для проникновения на проезжую часть диких животных.
Важная деталь: Высокая степень устойчивости к механическому воздействию позволяет использовать монолитные поликарбонатные панели в строительстве зданий, а также изготавливать из них защитные средства, например, щиты для полицейских.
Перечислим еще несколько вариантов использования литых панелей:
- Витрины торговых точек.
- Обустроенные пешеходные переходы.
- Стекла автомобилей.
- Уличное освещение.
- Рекламные сооружения.
- Автомобильные фары и др.
Итог
И так, имея дело с данным термопластом, мы получаем возможность убедиться самостоятельно в том, что хорошая несущая способность монолитного поликарбоната является результатом гармоничного сочетания жесткости, прочности и высокой устойчивости к ударному воздействию. Также отличают его хорошие оптические свойства, минимальное водопоглощение и высокое электрическое сопротивление.
Видео про ударные испытания монолитных листов
Источник