Plasty pro stavebnictví a architekturu 2 Polymetylmetakrylát (PMMA)

Transkript

1 Plasty pro stavebnictví a architekturu 2 Polymetylmetakrylát (PMMA) S narůstajícím množstvím druhů a typů plastů (s rozličnými zpracovatelskými i užitnými vlastnostmi) vyvstává potřeba se s nimi seznámit. A pak je také správně používat. Proto přinášíme cyklus článků, které se budou zabývat základními typy plastů, jejich vlastnostmi a možnostmi zpracování a použitím. Syntetické plasty byly zpočátku vyvíjeny jako náhrada vzácné, a tedy drahé přírodní suroviny. Většina základních typů plastů byla objevena ve 30. a 40. letech 20. století. V dalších letech dochází především k technologickému zdokonalování výroby a modifikaci stávajících typů. V současné době se plasty staly aktivním materiálem, vstupujícím do dříve nemyslitelných aplikací a neustále měnícím svou identitu. Už to nejsou suroviny, ale poloprodukty se speciálními vlastnostmi, které jsou připraveny pro svou další transformaci. Polymetylmetakrylát Polymetylmetakrylát (zkráceně akrylát) je u nás známý pod označením plexisklo. První lité akrylátové desky byly vyrobeny v roce 1934 firmou ICI pod obchodní značkou PERSPEX. Princip tehdejší výroby, tedy lití monomeru mezi dvě skleněné desky, kde dochází k polymerizaci, se stal základem výrobního procesu používaného prakticky dodnes. Akrylát je materiálem se širokým spektrem použití. Původně byl vyvinut jako náhrada skla pro zastřešování privátních i průmyslových budov, skleníků a zimních zahrad, speciální typy byly vyvíjeny pro výrobu kokpitů vojenských letadel. V 50. letech 20. stol. za začaly vyrábět první akrylátové vany a sprchové kouty, později všudypřítomné světelné reklamy a reklamní poutače. V 60. letech 20. stol. vzniká atraktivní nábytek, svítidla, kabelky, dokonce i šaty z akrylátu. V 90. letech 20. stol. se novým směrem stává výroba protihlukových stěn pro rychle rostoucí evropskou dálniční síť. Aplikací z posledních let jsou obří akrylátová akvária.

2 DomAquaree Berlín. Návrh: International Concept Management, Inc. V hotelovém, obchodním a obytném komplexu DomAquaree v Berlíně bylo otevřeno v roce 2004 největší cylindrické mořské akvárium na světě o objemu milión litrů. Plášť akvária je vyroben z akrylátových monomerů a pryskyřic firmy Lucite International. Středem akvária projíždí panoramatický výtah s kapacitou 30 osob. Během 7minutové jízdy mohou návštěvníci sledovat 2500 barevných rybek plavoucích ve svém přirozeném prostředí tvořeném skalnatými útesy i barevnými živými korály. (foto Christian Gahl) Toto téměř univerzální použití je dáno výjimečnými vlastnostmi akrylátu: Vynikající světelná propustnost Čirý akrylát má prakticky nulové barevné zkreslení, dokonce i v silných blocích. Kromě viditelného spektra záření propouští UV a IČ záření. Této vlastnosti se využívá v řadě speciálních aplikací, jako jsou např. infračervené senzory či pracovní deska UV kopírovacích přístrojů. Propustnost viditelného spektra slunečního záření v různých čirých materiálech o síle 3 mm: Akrylát >92 %, Anorganické sklo 91 %, Polykarbonát 86 %, PVC 80 %. Výborná odolnost k povětrnostním vlivům Působením UV záření a dalších povětrnostních vlivů nedochází k výraznějším změnám fyzikálních vlastností (akrylát nekřehne), ani k jeho barevným změnám. Po 10 letech se světelná propustnost akrylátu nemění, zatímco jiné plasty (např. PC, SAN, PS) časem výrazně žloutnou. Vysoce lesklý, tvrdý a neporézní povrch Akrylát je jeden z nejtvrdších termoplastů a ponechává si svůj přitažlivý vzhled po mnohem delší dobu než ostatní plasty. Má neporézní povrch, který se velmi snadno a jednoduše čistí.

3 Možnost tepelného tváření Akrylát je možné snadno tvarovat do poměrně komplikovaných tvarů pomocí běžně používaného strojového vybavení. Tvarovací teploty jsou zhruba C, při teplotách nad 210 C však začíná docházet k depolymerizaci akrylátu. Bezpečnost Akrylát má při stejné tloušťce 6krát vyšší rázovou houževnatost než anorganické sklo. Speciální typy se zvýšenou houževnatostí obsahují pryž, která dále zvyšuje jeho odolnost. Molekula akrylátu je tvořena pouze atomy uhlíku, kyslíku a vodíku neobsahuje tedy žádné potenciálně nebezpečné prvky, jako jsou halogeny nebo těžké kovy. V případě hoření akrylátu se uvolňuje pouze malé množství neškodného kouře (dokonce méně než při hoření dřeva). Z hlediska hořlavosti je akrylát zařazen mezi látky lehce hořlavé. Nízká specifická hmotnost Akrylát má hustotu 1,19 g/cm 3, tedy zhruba poloviční v porovnání se sklem. To umožňuje jeho snadnější dopravu, instalaci a jednodušší nosný systém. Široká barevná škála Akrylát se velmi dobře barví a je možné ho vyrobit v téměř nekonečné barevné škále. Ohýbání za studena Akrylát je možné snadno ohýbat za studena, např. při instalaci světlíků. Minimální rádius pro lité akrylátové desky je 200násobek tloušťky desky, pro extrudované je to 300násobek. Recyklovatelnost Akrylát je 100% recyklovatelný. Tepelně se rozkládá na monomer, tedy metylmetakrylát, který se znovu využívá ve výrobě akrylátu. Bar Camouflage Bratislava. Návrh: Olgoj Chorchoj Michal Froněk, Jan Němeček. Zajímavostí interiérového řešení prostoru baru jsou z největší části světelné spáry podél celé

4 podlahy, které nenarušují vnímání původní klenby. Interiér je doplněn minimalistickými stolky z Perspexu a černými skulpturálními křesílky. (foto Filip Šlapal) Švandovo divadlo Praha. Architekt přestavby: David Vávra. V roce 2002 byla ukončena rekonstrukce Švandova Divadla na Smíchově. Záměrem autorů přestavby bylo vytvořit klasický divadelní stánek. Použili však moderní výrazové prostředky. Vstupnímu foyeru dominují světelné objekty vyrobené z barevného Perspexu, inspirované sochami klasických atlasů. (foto Martin Polák) Nevýhody akrylátu Při použití akrylátu je nutné počítat s jeho poměrně vysokou lineární teplotní roztažností (K = K 1 ). Při změně teploty o 70 C se 1 m desky prodlouží/zkrátí o: akrylát 5 mm, hliník 1,6 mm, ocel 1 mm, sklo 0,7 mm. Způsob výroby akrylátových desek Akrylátové desky jsou vyráběny dvěma naprosto rozdílnými způsoby. Vznikají desky na první pohled totožné, mají však řadu odlišností, které ovlivňují jejich vlastnosti a tím i použití.

5 Kunsthaus Graz. Návrh: Peter Cook, Colin Fournier. Londýnští architekti Peter Cook a Colin Fournier ve spolupráci s rakouskou architektonickou kanceláří Architektur Consultant našli jedinečné řešení, jak spojit formální jazyk s historickým prostředím, ve kterém měl vyrůst nový Kunsthaus v Grazu. Výsledkem je experimentální stavba, která už na první pohled provokuje tvarem, barvou a materiálem. Kunsthaus si již během navrhování získal od svých autorů přezdívku A friendly alien přátelský mimozemšťan. 60 m široká konstrukce pláště stavby je pokryta 20 mm silnými, individuálně tvarovanými deskami akrylátu, které jsou podsvětleny téměř tisícovkou fluorescenčních prstencových lamp. Přímo do fasády je tak zabudován displejový systém, který může zobrazovat různé texty a jednoduché obrazy. (foto Tomáš Hendrych) Výroba litých desek Monomer metylmetakrylátu se nejprve předpolymerizuje na vysoce viskózní sirup, do kterého se přidávají pigmenty a jiná aditiva. Sirup se pak lije do formy nejčastěji dvě desky speciálního skla, které jsou po obvodu utěsněny a jejichž vzájemná vzdálenost určuje tloušťku desky. Forma je pak umístěna do pece, kde tepelně kontrolovaným procesem dochází k dokončení polymerizace. Výroba extrudovaných desek

6 Protihluková stěna z materiálu Perspex na dálnici E56 u Hofu (Německo). Realizace Transparentní desky o tloušťce 25 mm snižují hladinu hluku až o 33 db. (foto archiv firmy Lucite International) Extrudované desky se vyrábějí kontinuálním procesem, tzv. vytlačováním (extruzí). Roztavené granule polymeru (PMMA) jsou vytlačované mezi kalandrovací válce. Jejich vzdálenost určuje tloušťku výsledné desky, v některých případech povrchovou úpravu. Z principů výroby vyplývá, že extrudované desky mají mnohem lepší toleranci tloušťky než lité desky. Extruze je velkoobjemový proces, výroba desek je ekonomičtější, a extrudované desky jsou tedy lacinější než lité. Na druhou stranu velké objemy výroby neumožňují vyrábět v příliš širokém barevném spektru. Extrudované desky mají tendenci smršťovat se podél směru extruze a expandovat v příčném směru. To je nutné vzít v úvahu obzvláště při tepelném tvarování extrudovaných desek. Lité desky mají tepelnou roztažnost v obou směrech stejnou. Extrudované desky mají menší molekulovou hmotnost než lité (50 100krát), a proto snadněji měknou při opracovávání (pokud jsou obráběny příliš rychle). Na druhou stranu umožňují lepší prokreslení do formy při tepelném tvarování. Extrudované desky příliš rychle absorbují rozpouštědla lepidel, což může způsobit selhání lepeného spoje. Závěrem lze říci, že přestože je akrylát jedním z prvních velkoobjemově vyráběných plastů, jeho vývoj zdaleka není ukončen. Výrobci přicházejí stále s dalšími inovacemi, jejichž všechny možné aplikace vůbec neumíme dohlédnout a které jsou výzvou pro další experimenty s tímto materiálem. Literatura: Příručky firmy Lucite International. Ing. Ivana Vejražková (*1967) absolvovala VŠCHT v Praze. Pracuje ve firmě Happy Materials, která se zabývá konzultační činností v oblasti plastových materiálů.