Polycarbonate monolithique - caractéristiques techniques, propriétés et application du matériau

Dans la construction moderne, les matériaux transparents sont largement utilisés, formant souvent complètement l'apparence des bâtiments. Outre le verre ordinaire, les propriétés du polycarbonate monolithique sont également répandues et leur utilisation permet de créer des structures de bâtiment uniques. Ce plastique a d'excellentes caractéristiques techniques, ce qui le rend indispensable pour la construction de structures à des fins diverses.

Qu'est-ce que le polycarbonate monolithique?

Ce matériau a été obtenu pour la première fois à la fin du XIXe siècle en tant que sous-produit de la synthèse de médicaments contre la douleur. Une question tout à fait naturelle se pose: qu'est-ce que le polycarbonate monolithique et quelles sont ses propriétés? Il s'agit d'un composé de transparence insoluble dans l'eau et dans de nombreux autres liquides pouvant concurrencer le verre au silicate de haute qualité.

Les caractéristiques techniques du polycarbonate monolithique, qui sont au plus haut niveau, appartiennent au groupe des thermoplastiques. Les plus utilisés sont les composés aromatiques synthétisés à partir de bisphénol A. Cette substance est à son tour obtenue par condensation des composants relativement peu coûteux de l'acétone et du phénol. Cette circonstance rend possible son utilisation généralisée dans la construction et d'autres domaines.

Le polycarbonate monolithique est fourni au consommateur sous forme de matériau en feuille d'épaisseur 1 à 12 mm dans un format standard de 205 × 305 mm. Sur commande spéciale, il est possible de fabriquer des panneaux avec d'autres paramètres géométriques tout en maintenant la largeur. Cette limitation est due aux dimensions standard de l'extrudeuse utilisée pour fabriquer le polymère.

La production industrielle de polycarbonate monolithique est réalisée conformément au TU 6-19-113-87. Ceci fournit au matériau les caractéristiques nécessaires dans les paramètres suivants: résistance à la traction, résistance aux chocs et résistance aux basses et hautes températures. Actuellement, la gamme de polycarbonates produits dans notre pays et à l'étranger comprend des dizaines d'articles.

Dans cette liste, les qualités suivantes de ce matériau, se différenciant par certaines propriétés et caractéristiques:

• PC-005 et PC-003 sont des polymères de haute viscosité, jusqu'à récemment, le PK-1.
• Le thermoplastique de viscosité moyenne PC-007 a remplacé les polycarbonates PK-2 et PK-LT-10.
• Matériau RS-010 de faible viscosité précédemment désigné PK-LT-12 et PK-3.
• Panneaux thermostabilisés PK-LT-18 m peints en noir (jusqu'à récemment, le PK-4).
• Le PK-5, un matériau spécialement développé à des fins médicales, est utilisé avec les polycarbonates monolithiques importés.
• PK-6 - Feuilles pour appareils optiques et structures d'éclairage.
• PK-LST-30 - un matériau avec une charge en silicium ou en verre de quartz (ancienne désignation PK-LSV-30 et PK-NKS).
• PK-M-1 - panneaux avec un coefficient de friction minimal de la surface.
• PK-M-2 - haute résistance à la micro-fissuration et excellentes propriétés anti-incendie. N'a actuellement pas d'analogues dans le monde.
• PK-TS-16-OD - matériau appartenant à la catégorie la plus élevée en termes de résistance aux flammes nues et aux températures élevées. Les panneaux sont spécialement conçus pour les structures soumises à des exigences strictes en matière de protection contre le feu.

Outre les polycarbonates monolithiques transparents, l’industrie propose aux consommateurs des panneaux présentant un faible degré de transmission de la lumière et de diverses couleurs.

Le rapport du polycarbonate monolithique à la température

Les indicateurs de résistance des panneaux polymères aux conditions climatiques sont déterminés par les normes russes et internationales applicables. Le polycarbonate monolithique a une résistance significative au gel, il peut être utilisé pour la fabrication de structures extérieures. Ce dernier peut être utilisé à des températures allant jusqu'à - 50 ° C à condition qu'il n'y ait pas de contraintes mécaniques, à - 40 ° C, ce matériau peut résister aux chocs, même.

La résistance à la chaleur de la plupart des qualités de polycarbonates va jusqu'à + 120 ° C. Pour des échantillons individuels, cette valeur atteint +150 ° C. Comme tous les matériaux, lorsque le polymère est chauffé en taille, le coefficient de dilatation thermique linéaire est déterminé par une technique particulière. Pour le polycarbonate monolithique, sa valeur est de 6,5 × 10-5 m / ° C, ce qui lui permet d'être utilisé pour la fabrication de structures extérieures critiques. Ils fonctionnent avec succès dans des conditions de différences de température significatives.

Résistance chimique du matériau

Le polycarbonate monolithique est un polymère capable de résister efficacement aux facteurs environnementaux destructeurs. Le matériau est inerte vis-à-vis de nombreux milieux agressifs et cette capacité dépend de la température et de la concentration des substances.

Les panneaux sont hautement résistants aux produits chimiques suivants:

• Acides organiques et inorganiques et solutions de leurs sels.
• Réducteurs et agents oxydants de divers types.
• Alcools et détergents synthétiques.
• Graisses organiques, carburants et lubrifiants.

Cependant, certains composés chimiques sont capables de réagir avec le polymère, ce qui conduit à la destruction progressive des panneaux.

Pour la commodité du lecteur, des informations sur la résistance du polycarbonate à certains liquides sont présentées sous forme de tableau:

Acide acétique	+	L'hexane	+
Le sel	+	Peroxyde d'hydrogène, concentration jusqu'à 30%	+
Alcool butylique	+	Essence, diesel et huiles minérales	+
Alcool éthylique	+	L'ammoniac	–
Acide chlorhydrique, jusqu'à 20%	+	Acétate de butyle	–
Propane	+	Alcool diéthylique	–
Acide borique	+	Alcool méthylique	–
Permanganate de potassium, max. conc. 10%	+	Solutions alcalines	–
Le signe "+" dans le tableau indique la résistance du matériau à une exposition prolongée à la substance spécifiée.

Résistance mécanique du polycarbonate ISO 527

Les panneaux se caractérisent par leur capacité à résister à une grande variété de charges pendant une période de temps importante. La certification du polycarbonate en termes de résistance mécanique est conforme aux exigences des normes russes, américaines et internationales.

Les avantages de ce matériau sont les suivants:

• La résistance à la flexion du polymère est contrôlée conformément à la norme ISO 178 et s'élève à 95 MPa, en fonction de la nuance.
• Le module d'élasticité dans cet essai est dans les 2600 MPa.
• La résistance à la traction de la feuille lors de l’essai de déchirement conformément à la norme ISO 527 - jusqu’à 60 MPa.
• Le module d'élasticité à de telles charges peut atteindre 2200 MPa. L'allongement relatif de l'échantillon atteint parfois 100%.
• La viscosité du polycarbonate monolithique lors de l’essai selon la méthode Charlie pour les produits présentant une incision d’une certaine profondeur ne dépasse pas 30 - 40 kJ / m².
• Un indicateur similaire pour Izod est compris entre 600 et 800 J / m.

La feuille de polycarbonate est très résistante aux chocs. Ainsi, lors d'essais sans incision préalable du matériau, il est resté intact aux charges maximales réalisables en laboratoire.Des panneaux particulièrement durables sont utilisés pour la fabrication de produits de protection et de moyens destinés à assurer la sécurité des citoyens et des forces de l'ordre.

Le polycarbonate monolithique, contrairement au verre, peut se plier dans des conditions environnementales normales. La propriété indiquée du matériau est largement utilisée dans la fabrication de divers types de structures arrondies: auvents, clôtures et autres. Cette qualité est caractérisée par un rayon de courbure limite, qui dépend de l'épaisseur de la feuille.

Des informations détaillées sur cette question sont présentées sur la carte:

Dépendance du rayon de courbure maximal possible de l'épaisseur d'une feuille de polycarbonate monolithique.

Epaisseur de la tôle et densité

L'industrie propose une vaste gamme de panneaux transparents et opaques dans une grande variété de couleurs. Les caractéristiques du polycarbonate monolithique, qui sont uniques à bien des égards, ont une densité de 1200 kg / m3. Ceci est nettement inférieur à celui du verre à vitre, qui a plus de deux fois la densité. Cette circonstance permet de faciliter grandement de nombreuses structures de bâtiment, à condition que leur résistance mécanique soit maintenue au niveau approprié.

La connaissance d'un indicateur tel que le poids d'un mètre carré de polycarbonate monolithique est nécessaire pour déterminer la masse de matériau de couverture pendant les travaux de conception et de construction.

La valeur massique du polycarbonate monolithique dépendra de l'épaisseur de la feuille de matériau:

Dépendance du poids d'une feuille standard de polycarbonate monolithique, taille 2050x3050 mm, de son épaisseur.

Résistance aux UV

Les panneaux monolithiques en polycarbonate ont une transmission lumineuse sélective. Pour obtenir cet effet, un revêtement protecteur est appliqué sur la surface de la feuille par extrusion. L'épaisseur de cette couche est suffisante pour retarder et absorber le rayonnement de la partie ultraviolette du spectre, tandis que la lumière infrarouge visible et douce pénètre librement à travers la barrière. Selon la marque de la carte, un revêtement de protection est appliqué sur un ou sur les deux côtés.

La technologie d'extrusion utilisée élimine la possibilité de délamination de la base due à l'interpénétration des matériaux. Une autre technologie permettant de protéger le panneau de l'exposition aux rayonnements UF consiste à utiliser des additifs spéciaux de stabilisants dans le volume de plastique. Cette méthode de protection des polymères est plus coûteuse, mais son efficacité est beaucoup plus grande.

Pour protéger le polycarbonate monolithique des dommages pendant le stockage et le transport, il est collé avec un film plastique. Il indique la marque du panneau et le côté sur lequel le revêtement de protection est appliqué. Le film est retiré directement pendant l’installation ou immédiatement après, sinon il sera difficile de l’enlever de la surface du panneau.

Performance au feu

Le polycarbonate sous l'influence d'une flamme nue et quand une certaine température est dépassée, commence à fondre et à s'enflammer. À la fin de l'exposition externe, ce processus s'estompe spontanément. Les panneaux en matériau polymère présentent les caractéristiques suivantes en termes de sécurité incendie:

• résistance aux températures élevées et aux flammes nues;
• pendant la combustion, la formation de fumée est minimale;
• les produits de combustion ne sont pas toxiques;
• l'indice d'oxygène du matériau est de 28-30%.

Le polycarbonate monolithique appartient à la catégorie des matériaux auto-extinguibles. Cela lui permet d'être classé dans la catégorie de sécurité incendie V-1 (B1) conformément aux exigences des normes UL-94 et DIN 4102. En même temps, aucun retardateur de flamme et aucun autre additif ne sont utilisés dans le processus de production.

Durée de vie

Les panneaux monolithiques en polycarbonate sont fabriqués à partir de granulés par extrusion ou moulage par injection.

La durée de vie de ce matériau est déterminée par les facteurs suivants:

• qualité des matières premières et respect des conditions techniques de fabrication;
• installation correcte;
• conditions climatiques et exposition à des facteurs environnementaux défavorables.

Différents fabricants déclarent leurs conditions d'utilisation du matériau, alors que le chiffre minimal dépasse 10 ans. Des études menées dans un laboratoire spécialisé ont montré qu'une exposition à long terme (plus de 2000 heures) entraînait une diminution de la perméabilité des panneaux de moins de 10%. Cela correspond à environ 20 ans d'exploitation de polycarbonate dans les régions désertiques de l'Arizona ou d'Israël.

Paramètres environnementaux

Comme mentionné ci-dessus, le polycarbonate monolithique est produit à partir de granulés bruts sur des équipements spéciaux à cycle technologique fermé. Cette méthode de fabrication des panneaux vous permet de minimiser les impacts environnementaux négatifs. Le matériau lui-même est caractérisé par une inertie chimique et n'émet aucune substance nocive et dangereuse pour l'homme et les animaux.

Le polycarbonate monolithique en fonction de ses caractéristiques environnementales est recommandé pour une utilisation en intérieur. Des marques spéciales de panneaux sont spécialement conçues pour être utilisées en médecine et dans l'industrie pharmaceutique. Autoriser l'utilisation de ce matériau dans la construction pour effectuer la décoration extérieure et intérieure.

Transmission de la lumière

L'industrie produit plusieurs types de polycarbonate avec différents indicateurs de perméabilité à la lumière du soleil et à la lumière artificielle. En termes de transmission de la lumière, les panneaux transparents ont les indicateurs suivants de 86 à 89%. Dans ce cas, l'introduction d'additifs spéciaux dans le matériau permet de modifier les propriétés optiques du matériau et d'atteindre une absorption maximale des rayons ultraviolets du spectre.

D'autres indicateurs optiques en polycarbonate caractérisent le degré de transparence. Ainsi, l'indice de jaunissement des échantillons incolores ne dépasse pas une unité et le degré de turbidité ne dépasse pas 0,5%. Les panneaux constitués de ce polymère ne sont en aucun cas inférieurs au verre de silicium et, avec d’autres avantages, conservent leurs caractéristiques tout au long de leur cycle de vie.

Isolation thermique

Le polycarbonate monolithique n’appartient pas à la catégorie des matériaux conçus pour réduire les pertes d’énergie résultant de l’enveloppe du bâtiment. Cependant, ces panneaux ont une conductivité thermique inférieure à celle du verre ordinaire. Pour le polycarbonate, cette caractéristique a une valeur de 0,2 W / mK, les mesures ont été effectuées selon la méthode approuvée par la norme DIN 52612. Le verre à vitre a une conductivité thermique élevée.

Il convient de garder à l'esprit que les propriétés isolantes du matériau augmentent avec l'épaisseur. Ainsi, ceteris paribus, une feuille de polycarbonate monolithique de 8 mm est presque 20% plus efficace qu'un verre similaire. Une différence encore plus grande est observée lors de l’installation de deux panneaux ou plus séparés par un entrefer. Ces dernières années, ce polymère est de plus en plus utilisé dans le verre au lieu du verre traditionnel.

Le balcon est vitré avec du polycarbonate monolithique.

Insonorisation

Le polycarbonate monolithique a une structure interne visqueuse de la plaque et, grâce à cette caractéristique, est capable d’absorber efficacement les sons. Selon les résultats des mesures, le niveau d’isolation acoustique des plaques d’une épaisseur de 4 à 12 mm va d’une valeur minimale de 18 dB à une valeur maximale de 23 dB.

Le polycarbonate monolithique a une densité inférieure à celle des vitres et, par conséquent, est capable d’atténuer considérablement les ondes sonores, en particulier dans les basses fréquences. Cette propriété du matériau lui permet d'être utilisé pour la fabrication et l'installation d'écrans insonorisants le long des routes achalandées.

Résistant à l'humidité

Le polycarbonate monolithique est non hygroscopique, en d'autres termes, le polymère n'absorbe pas l'eau. Cette propriété permet de l’utiliser dans des locaux très humides, comme des serres, des bassins chauffants, des piscines et d’autres structures de ce type.Pour empêcher la condensation sur la surface interne de la plaque pendant le processus de production, un film polymère spécial peut être appliqué. Des qualités spéciales de matériaux sont marquées sur le film protecteur et sont installées à l'intérieur du revêtement lors de l'installation.

Couleurs du panneau

Les fabricants de polycarbonate monolithique proposent à leurs clients, en plus des feuilles transparentes, également peintes. Dans différentes entreprises, la gamme de couleurs des plaques peut différer considérablement des produits des entreprises concurrentes.

Les couleurs les plus courantes sont les suivantes:

La coloration des panneaux est réalisée en introduisant un pigment dans la masse de matériau immédiatement avant le moulage. Cette technologie offre une uniformité de couleur élevée et une durabilité significative. La composition colorante est uniformément répartie sur tout le panneau, ce qui l’empêche de s’épuiser. Les entreprises produisant ce matériau proposent également d’autres solutions de couleurs personnalisées.

Nomination et portée du polycarbonate monolithique

Les panneaux en plastique transparents et peints sont de plus en plus populaires parmi les consommateurs et remplacent de plus en plus le verre de silicate et de quartz. Le polycarbonate monolithique, dont l'utilisation dans la construction est en expansion constante, est en demande dans d'autres industries.

Les principaux domaines d’utilisation des panneaux transparents et peints sont les suivants:

Ces dernières années, le champ d'application des panneaux monolithiques en polycarbonate s'est étendu de plus en plus. Le matériel est également utilisé dans les établissements médicaux pour l'installation de boîtes dans des conditions stériles et la fabrication d'autres équipements spéciaux.

La complexité des structures de montage en polycarbonate monolithique

Ce matériau est simple et pratique pour la fabrication, le moulage et la fixation des pièces. Pour travailler avec du polycarbonate monolithique, des outils manuels ou électriques avec une surface de coupe en acier peuvent être utilisés. Il est important que les scies circulaires ou à ruban aient le bon affûtage. Pour un usage professionnel, les outils à pointe carbure ou carbure sont recommandés pour le refroidissement du site de coupe ou le perçage à l'air comprimé.

Dans la fabrication de structures en polycarbonate monolithique, les méthodes suivantes de traitement du matériau sont autorisées:

• Fraisage
• Couper avec une scie circulaire, une scie à ruban ou des ciseaux.
• Percer ou percer des trous avec un appareil spécial.
• Découpe laser de matière.

Les feuilles de polycarbonate monolithiques peuvent être formées à froid et à chaud. Dans ce cas, le rayon de courbure minimal admissible doit être égal à 150 fois l'épaisseur du panneau. L'arrondissage des feuilles doit être effectué exclusivement le long de la ligne d'extrusion. Le sens de pliage correct doit être indiqué sur le film de protection, qui est retiré lors de l'installation.

La fixation des feuilles sur les structures de construction peut être réalisée à l’aide de vis autotaraudeuses avec rondelle de pression et de joints en polymère ou en caoutchouc.Des panneaux séparés sont interconnectés à l'aide de solvants spéciaux, de soudures et d'autres méthodes. Une installation correcte du polycarbonate monolithique offre la possibilité de l’utiliser tout au long du cycle de vie.