Tworzywo sztuczne o podwójnych ściankach
Tworzywo sztuczne o podwójnych ściankach , w szczególności poliwęglan o podwójnych ściankach, to wytłaczany wielościenny produkt polimerowy stworzony do zastosowań, w których jego wytrzymałość, właściwości termoizolacyjne i umiarkowany koszt są idealne. Poliwęglan , który najczęściej powstaje w wyniku reakcji bisfenolu A i chlorku karbonylu , to niezwykle wszechstronny materiał. Jest znacznie lżejszy od szkła, a jednocześnie mocniejszy, bardziej elastyczny i bardziej odporny na uderzenia. Dwuścienny poliwęglan jest najczęściej stosowany w szklarniach, gdzie może utrzymać się w solidnej konfiguracji, ograniczyć ilość światła UV ze względu na swoją nominalną przezroczystość i może wytrzymać rygory codziennych nadużyć w środowisku zewnętrznym. Stojące powietrze w przestrzeni komórkowej między arkuszami zapewnia izolację, a dodatkowe warstwy komórek można wytłaczać, aby poprawić właściwości izolacyjne kosztem przepuszczalności światła.
Podobne arkusze polipropylenu , PET i HDPE są zwykle nazywane tekturą falistą .
Struktura
Plastik typu twinwall najczęściej odnosi się do dwóch zewnętrznych arkuszy z tworzywa sztucznego, które są połączone z plastikową warstwą nośną w celu utworzenia równoległych kanałów. Ta konstrukcja zapewnia zarówno odporność na uderzenia , jak i zdolność do utrzymania ciężaru. Tworzywo sztuczne o podwójnych ściankach może być również użyte do opisania rury, która ma gładkie wnętrze z grzbietami wypełnionymi powietrzem na zewnątrz. Zewnętrzne grzbiety zwiększają trwałość orurowania, a gładkie wnętrze umożliwia efektywny przepływ pożądanej zawartości. Wydrążone żebra tworzą również izolację rurociągów.
Plastik typu twinwall może odnosić się do kilku różnych wytłaczanych polimerów, w tym:
Poliwęglan
Budowa Poliwęglany otrzymały swoją nazwę, ponieważ są polimerami zawierającymi grupy węglanowe (–O–(C=O)–O–). Większość poliwęglanów o znaczeniu handlowym pochodzi ze sztywnych monomerów . Równowaga użytecznych cech, takich jak odporność na temperaturę, odporność na uderzenia i właściwości optyczne, plasuje poliwęglany pomiędzy tworzywami sztucznymi a tworzywami konstrukcyjnymi .
Chociaż poliwęglan nie wytrzymuje promieniowania ultrafioletowego przez dłuższy czas, produkty takie jak Makroclear współwytłaczają warstwę poliwęglanu odpornego na promieniowanie UV na wierzchu samodzielnego produktu poliwęglanowego. Warstwa ta znacznie zmniejsza uszkodzenia spowodowane promieniowaniem UV, zwiększając żywotność materiału poprzez przedłużenie jego przezroczystości i wytrzymałości.
Polipropylen
Struktura Większość komercyjnego polipropylenu jest izotaktyczna i ma pośredni poziom krystaliczności pomiędzy polietylenem o małej gęstości (LDPE) a polietylenem o dużej gęstości (HDPE). Polipropylen jest zwykle twardy i elastyczny, zwłaszcza gdy jest kopolimeryzowany z etylenem. Pozwala to na stosowanie polipropylenu jako tworzywa konstrukcyjnego , konkurującego z materiałami takimi jak akrylonitryl-butadien-styren (ABS). Polipropylen jest dość ekonomiczny i może być półprzezroczysty gdy jest bezbarwny, ale nie jest tak łatwo przezroczysty jak polistyren , akryl lub niektóre inne tworzywa sztuczne. Często jest nieprzezroczysty lub barwiony za pomocą pigmentów. Polipropylen ma dobrą odporność na zmęczenie .
Polipropylen jest podatny na degradację łańcucha pod wpływem ciepła i promieniowania UV , takiego jak obecne w świetle słonecznym . Utlenianie zwykle zachodzi na trzeciorzędowym atomie węgla obecnym w każdej powtarzającej się jednostce . Powstaje tutaj wolny rodnik , który następnie reaguje dalej z tlenem , po czym następuje rozerwanie łańcucha z wytworzeniem aldehydów i kwasów karboksylowych . W aplikacjach zewnętrznych pojawia się jako sieć drobnych pęknięć i szaleństw które stają się głębsze i bardziej dotkliwe wraz z czasem ekspozycji. Do zastosowań zewnętrznych należy stosować dodatki pochłaniające promieniowanie UV. Sadza zapewnia również pewną ochronę przed atakiem UV. Polimer może również utleniać się w wysokich temperaturach, co jest powszechnym problemem podczas operacji formowania. Zwykle dodaje się przeciwutleniacze , aby zapobiec degradacji polimeru .
Politereftalan etylenu (PET)
Struktura PET w stanie naturalnym jest bezbarwną, półkrystaliczną żywicą. W zależności od sposobu przetwarzania PET może być od półsztywnego do sztywnego i jest bardzo lekki. Stanowi dobrą barierę dla gazów i wilgoci, jak również dobrą barierę dla alkoholu (wymaga dodatkowej obróbki „barierowej”) i rozpuszczalników . Jest mocny i odporny na uderzenia . PET staje się biały po wystawieniu na działanie chloroformu, a także niektórych innych chemikaliów, takich jak toluen.
Około 60% krystalizacji to górna granica dla produktów handlowych, z wyjątkiem włókien poliestrowych. Przezroczyste produkty można wytwarzać przez szybkie schładzanie stopionego polimeru poniżej temperatury zeszklenia Tg , z wytworzeniem bezpostaciowego ciała stałego . Podobnie jak szkło , amorficzny PET tworzy się, gdy jego cząsteczki nie mają wystarczająco dużo czasu, aby ułożyć się w uporządkowany, krystaliczny sposób, gdy stop jest chłodzony. W temperaturze pokojowej cząsteczki są zamrożone w miejscu, ale jeśli dostarczy się im z powrotem wystarczająco dużo energii cieplnej przez ogrzanie powyżej Tg , zaczną się ponownie poruszać, pozwalając kryształom na zarodkować i rosnąć. Ta procedura jest znana jako krystalizacja w stanie stałym .
Polietylen o dużej gęstości (HDPE)
Struktura Polietylen jest termoplastycznym polimerem składającym się z długich łańcuchów węglowodorowych. W zależności od krystaliczności i masy cząsteczkowej , temperatura topnienia i zeszklenie mogą być obserwowalne lub nie. Temperatura, w której występują, różni się silnie w zależności od rodzaju polietylenu. W przypadku typowych handlowych gatunków polietylenu o średniej i dużej gęstości temperatura topnienia zwykle mieści się w zakresie od 120 do 180 ° C (248 do 356 ° F). Temperatura topnienia przeciętnego, komercyjnego polietylenu o małej gęstości wynosi zwykle od 105 do 115 ° C (221 do 239 ° F).
Większość gatunków LDPE, MDPE i HDPE ma doskonałą odporność chemiczną, co oznacza, że nie jest atakowana przez mocne kwasy ani mocne zasady. Jest również odporny na delikatne utleniacze i czynniki redukujące. Polietylen pali się powoli niebieskim płomieniem z żółtą końcówką i wydziela zapach parafiny. Materiał pali się nadal po usunięciu źródła płomienia i wytwarza krople. Próbki krystaliczne nie rozpuszczają się w temperaturze pokojowej. Polietylen (inny niż polietylen usieciowany) zwykle można rozpuścić w podwyższonej temperaturze w węglowodorach aromatycznych, takich jak toluen lub ksylen lub w chlorowanych rozpuszczalnikach, takich jak trichloroetan lub trichlorobenzen .
Nieruchomości
Poliwęglan Twinwall wykazuje wysoki stopień trwałości i wytrzymałości. Chociaż jednowarstwowa folia poliwęglanowa jest bardziej elastyczna niż poliwęglan w konfiguracji z podwójnymi ścianami, nadal zachowuje znaczące zalety w stosunku do alternatywnych materiałów, w tym szkła. Typowa blacha o grubości 6 mm ma gęstość 0,72 g/cm^2 i współczynnik izolacji termicznej R 0,3 m^2°C/W, przepuszczając jednocześnie 80% światła widzialnego. Te cechy, w połączeniu z zakresem temperatur roboczych przekraczającym 120°C (-51°C do 71°C), sprawiają, że poliwęglan jest idealnym materiałem do zastosowań w ścianach podwójnych.
Oprócz preferencyjnych właściwości termicznych poliwęglanu, bardzo korzystna jest również jego zdolność do recyklingu po zakończeniu okresu użytkowania. Poliwęglan jest tworzywem termoplastycznym , co oznacza, że po polimeryzacji można go stopić . To właśnie pozwala na wytłaczanie , co zmniejsza koszty produkcji ścianek podwójnych.
Ciepłe, stojące powietrze obecne w komórkach o podwójnych ścianach może stwarzać problemy. Wzrost glonów i bakterii może być inkubowany wewnątrz tych komórek, co powoduje zmniejszenie przejrzystości optycznej, zmniejszając wydajność szklarni. Czyszczenie tych narośli może być trudne ze względu na niemożność użycia wielu rozpuszczalników przy glazurowaniu na bazie polimerów . Rozpuszczalniki zakłócają siły międzycząsteczkowe obecne w tworzywach termoplastycznych, nieodwracalnie niszcząc wiele ich właściwości fizycznych w procesie, w tym ich plastyczność i przezroczystość. Polimery, zwłaszcza poliwęglan , które są traktowane rozpuszczalnikami, takimi jak aceton , przybiorą mętny wygląd, znacznie zmniejszając przepuszczalność światła.
Przetwarzanie
Istnieją dwie podstawowe metody produkcji dwuściennych arkuszy z tworzywa sztucznego: wytłaczanie i zgrzewanie ultradźwiękowe , chociaż ta ostatnia w dużej mierze wypadła z łask.
Proces wytłaczania polega na przetłaczaniu stopionej żywicy termoplastycznej przez matrycę wytłaczającą w kształcie produktu końcowego. Proces wytłaczania jest ciągły, a sekcje materiału są cięte na określone długości. Plastik typu Twinwall jest najczęściej produkowany w panelach o wymiarach 4 stopy x 8 stóp, z dostępnymi opcjami dla różnych grubości w zależności od konkretnych zastosowań. Ten proces jest niezwykle wszechstronny i może być nawet używany do produkcji zakrzywionych paneli do zastosowań takich jak markizy.
Aplikacje
Dwuścienna folia poliwęglanowa jest stosowana głównie jako alternatywa dla szkła. Waga, elastyczność i udarność to zalety stosowania poliwęglanu jako zamiennika szkła. Zastosowania obejmują te, w których konieczna jest izolacja termiczna przy jednoczesnym zachowaniu przepuszczalności światła. Szklarnie, wymiana okien, kabiny prysznicowe, ścianki działowe, osłony świetlne, osłony tarasów, wiaty garażowe i wiatrochrony to nowoczesne zastosowania dla ścian podwójnych. Szczególnie w budownictwie szklarniowym elastyczność, przezroczystość i właściwości izolacyjne przyczyniają się do sukcesu w branży ogrodniczej. Dwuścienny poliwęglan jest w stanie wyginać się w wymagających warunkach czterosezonowych szklarni i pozwala na spójne zarządzanie temperaturą ze względu na właściwości izolacyjne.
Tworzywa sztuczne o podwójnych ściankach, głównie polipropylen i HDPE , są również coraz częściej wykorzystywane do produkcji rur odprowadzających ścieki. Ich wysoka wytrzymałość pozwala im wytrzymać powtarzające się naprężenia związane z podróżowaniem pojazdem po drogach, a także początkowy stres związany z zakopaniem.