Technologia poliwęglanowa w budownictwie

Poliwęglan (PC – termoplastyczne tworzywo rozpowszechnione dzięki wykonywaniu z niego płyt CD) wszedł do powszechnego stosowania w budownictwie jako substytut szkła – do tego stopnia, że w kontekście montażu płyt używa się określenia „szklenie”. Poliwęglan jest tworzywem światłoprzepuszczalnym – dla płyt bezbarwnych przepuszczalność światła wynosi od 64 do 82%, a dla niektórych ro dzajów producenci podają nawet ponad 90%. Jednocześnie jest to materiał bardziej wytrzymały mechanicznie (np. twardość i odporność na ściskanie są zbliżone do własności aluminium) i lżejszy niż szkło – gęstość poliwęglanu wynosi 1,2 g/cm3, zaś masa 1m2 wynosi zależnie od rodzaju poliwęglanu od 1 do 4 kg. Szacuje się, że wytrzymałość poliwęglanu jest ok. 200 razy większa niż wytrzymałość szkła – np. udarność (odporność na gwałtowne uderzenie) płyt wykonanych z poliwęglanu jest nawet 250 razy większa niż porównywalnych płyt szklanych. Dzięki połączeniu tych cech, poliwęglan może zastąpić szkło w tych wykonaniach, gdzie obok przezroczystości potrzebne są też odpowiednie cechy wytrzymałościowe (np. do wykonywania stosunkowo dużych powierzchni lub w tych konstrukcjach, gdzie występują duże różnice ciśnienia). W praktyce są to przegrody budowlane poziome i pionowe oraz przekrycia. Poliwęglan cechuje się też dobrymi własnościami termicznymi, które poprawiają się wraz z grubością płyt – ponad trzykrotnie, a najbardziej korzystne wartości osiągają dla płyt komorowych (tabela 2).

Poliwęglan a środowisko
Poliwęglan jest materiałem o szerokim zastosowaniu także dzięki charakterystycznej dla tworzyw sztucznych odporności na oddziaływanie środowiska zewnętrznego – czynników fizycznych i substancji chemicznych. Zakres pracy (zachowanie trwałości i niezmiennych właściwości podczas eksploatacji) to od -40°C do +135-140°C przy obciążeniu termicznym krótkotrwałym oraz od -30°C do +120°C przy obciążeniu długotrwałym – są to przykładowe dane producentów. Temperatura a także ciśnienie pogarszają odporność materiału na oddziaływanie czynników agresywnych. Poliwęglan jest też podatny na oddziaływanie promieni UV – starzenie pod ich wpływem objawia się żółknięciem. Tę właściwość eliminuje się już na etapie produkcji płyt, pokrywając je powłoką filtracyjną – do tego celu stosuje się np. akryl. W ofercie większości producentów są też płyty o dodatkowo zwiększonej odporności na promieniowanie UV. Ponieważ płyty poliwęglanowe stosuje się także w budynkach, gdzie szczególnie istotne jest bezpieczeństwo pożarowe, należy wspomnieć o różnych możliwościach wykonania w zakresie odporności ogniowej. Płyty z poliwęglanu nie ulegają zniszczeniu przez większość kwasów (zarówno organicznych, jak i nieorganicznych), soli i tłuszczów oraz utleniaczy, a także detergentów – ta właściwość jest ważna przy utrzymywaniu płyt w czystości. Jednocześnie tworzywo to nie wykazuje odporności na działanie zasad, alkoholi, gazowego amoniaku i jego pochodnych – obecność tych substancji powoduje trwałe uszkodzenie materiału. Jeśli chodzi o wchodzenie w reakcje chemiczne z innymi materiałami budowlanymi, producenci zalecają połączenie płyt poliwęglanowych z innymi tworzywami sztucznymi lub aluminium (mowa np. o profilach, w których można osadzać płyty). Nie zaleca się drewna (choć styk jest dopuszczalny), a stanowczo należy unikać łączenia ze stalą. Zalecany materiał na uszczelki to EPDM – uszczelki lub szczeliwa nie mogą wchodzić w reakcję chemiczną z poliwęglanem.

Poliwęglan w budownictwie – formy
Poliwęglan na cele budowlane wykonywany jest w postaci płyt o zróżnicowanej konstrukcji – szacuje się, że ta gałąź zastosowań wynosi ok. 18% światowej produkcji tego tworzywa. Płyty występują jako lite i komorowe. Płyty lite (zwane też masywnymi lub monolitycznymi) ze względu na znaczną wytrzymałość na uderzenia (w tym kamieniem lub młotkiem) i pęknięcia cieszą się opinią materiału prawie niezniszczalnego, stąd stosowane są jako elementy tzw. wandaloodporne. Jednocześnie mają wysoką przejrzystość i dostępne są w wykonaniach specjalnych – np. jako odporne na ścieranie. W ofercie producentów występują jako standardowe płyty o wymiarach 1250x2050 oraz 3050x2050 mm, przy grubościach od 0,5 do 12 mm. Grubość płyty wpływa na przejrzystość oraz izolacyjność termiczną. Zależność jest prosta i zgodna z intuicją: przejrzystość jest większa dla mniejszych grubości, a izolacyjność termiczna – dla większych. Płyty lite – dzięki dobrym parametrom wytrzymałościowym i elastyczności – mogą być bardzo łatwo obrabiane. Poddają się gięciu na gorąco i na zimno, co pozwala na uzyskanie wyrafinowanych i nowoczesnych kształtów, których gama jest dużo szersza niż w przypadku elementów szklanych. Chodzi głównie o możliwość wykonywania łuków czy kopuł. Najciekawsze i coraz bardziej powszechne zastosowanie tego typu płyt to ekrany akustyczne absorbujące (pochłaniające dźwięki), zabezpieczające obiekty znajdujące się przy drogach szybkiego ruchu w miejscach, gdzie wymagana jest widoczność. Producenci podają, że dla warunków normalnych tłumienie dźwięku wynosi 23 dB, zaś wykonawcy samych już ekranów akustycznych informują, że zdolność wytłumienia dźwięku na poziomie 30 dB przez płytę o grubości 1cm. Mówiąc o wandaloodporności litych płyt poliwęglanowych, warto wspomnieć o specjalnym wykonaniu, dzięki któremu możliwe jest wielokrotne łatwe usunięcie z powierzchni płyt napisów i rysunków pozostawionych przez wandali. Takie płyty cechują się wspomnianą już podwyższoną odpornością na ścieranie. Płyty komorowe (zwane też kanalikowymi lub komórkowymi) są rozwiązaniem najczęściej stosowanym w budownictwie – mówi się, że są konkurencyjne wobec szkła zespolonego – znajduje to uzasadnienie w strukturze płyty, która z kolei przekłada się na bardzo dobre własności cieplne materiału. Ze względu na ich popularność i mnogość zastosowań, temu rodzajowi płyt należy poświęcić nieco więcej miejsca. Panele komorowe (zwane też płytami komorowymi modułowymi) stanowią rozszerzenie asortymentu płyt komorowych. Są one przeznaczone do szklenia dużych powierzchni pionowych lub skośnych (wytyczne montażowe wykluczają stosowanie płyt do konstrukcji poziomych, o czym będzie mowa dalej), dlatego boki płyt wyposażono w specjalne zamki lub pióra własne. Dzięki temu płyty mogą być łatwo łączone wzdłużnie między sobą bez stosowania dodatkowych elementów montażowych. Do montowania paneli osadzonych w specjalnych profilach aluminiowych – obwiedniach – do konstrukcji nośnej używa się specjalnych rygli, np. kotew ssących. Grubość paneli wynosi od 30 do 40 mm, przy zachowaniu niewielkiego ciężaru i bardzo dobrej przejrzystości. Główne zastosowanie tych płyt to budowa i krycie hal, głównie sportowych i basenowych. Ograniczeniem w przypadku modułów jest niemożność zastosowania ich do wykonania powierzchni łukowej.

Płyta komorowa – najpopularniejsza
Jak wspomniano, płyty komorowe są typem najczęściej stosowanym w budownictwie – obok wszystkich zalet poliwęglanu zawdzięczają swoją popularność przede wszystkim niewielkiemu ciężarowi. Lekkie są zarówno same płyty, jak i konstrukcje z nich wykonane – obok małego ciężaru płyty cechuje duża elastyczność, wobec czego nie wymagają rozbudowanego systemu stolarki PVC czy aluminiowej. Jedną z tajemnic małego ciężaru płyty komorowej jest jej struktura – płyta nie jest lita, lecz składa się z komór – komory mogą być dwuścienne, trójścienne, czterościenne itd. oraz przybierać różne kształty (np. litery N). Płyty, podobnie jak szkło zespolone, mogą składać się z jednej lub kilku warstw komór. Zwiększenie ilości warstw oraz odpowiednie kształty nadawane komorom przyczyniają się do poprawienia ich wytrzymałości i izolacyjności cieplnej przy zachowaniu małego ciężaru i przejrzystości. Płyty występują w kilku grubościach – od 2,5 do 16 mm. W przypadku rozwiązań, gdzie wysoka przejrzystość nie jest uznawana za zaletę, płyty mogą być barwione. W przypadku zabarwienia typu dymnego (zależnie od producenta dostępne są różne odcienie brązów i szarości) przejrzystość płyt spada do ok. 30-50%; natomiast w przypadku zabarwienia mlecznego (opalowego, białego) przejrzystość może kształtować się w szerokich granicach 9-65%. Ten typ barwienia najczęściej stosuje się w rozwiązaniach, gdzie problemem może być zjawisko olśnienia – zabarwienie mleczne pozwala na jego eliminację. Rozwinięciem płyt komorowych są dostępne w ofercie niektórych firm płyty z dodatkową izolacją akustyczną – ceną jest jednak zmniejszenie przejrzystości i pewien, stosunkowo niewielki, wzrost ciężaru. W tego typu płytach komory (każda lub co druga) wypełnione są elastomerem. Tak wykonana płyta znajduje zastosowanie w budowie zadaszeń, ścian działowych i innych przegród, gdzie szczególnie ważne są parametry akustyczne. Zastosowane w budownictwie mieszkaniowym lub komercyjnym zapewniają wygłuszenie hałasów zewnętrznych (np. bębnienie deszczu), zaś płyty całkowicie wypełnione dobrze sprawdzą się jako ekrany akustyczne. Zastosowanie już częściowego wypełnienia poprawia udarność (płyty mogą wytrzymać uderzenie o mocy 2-3 razy większej) oraz odporność na ogień, a także nadaje ważną cechę użytkową – umożliwia zabarwienie płyt na dowolny kolor z palety RAL. Płyty komorowe – podobnie jak każdy zaawansowany materiał – spełnią stawiane przed nimi oczekiwania tylko w przypadku stosowania się do wytycznych wykonania i montażu. Przy szkleniu płaskim (głównie zadaszenia) zaleca się zachowanie minimalnego spadku 5° (9%), co praktycznie wyklucza płyty węglanowe do szklenia typowych dachów płaskich. Płyty stwarzają natomiast szerokie możliwości szklenia łukowego – tu należy przestrzegać zasady, że promień łuku nie może być mniejszy niż 150-175 grubości ścianki (jest to wartość podawana przez większość producentów). Mnogość zastosowań poliwęglanów jest znaczna:
• niewielkie konstrukcje przeszklone – ogrody zimowe, pergole, szklarnie, pasaże,
• pokrycia dachowe – w tym łukowe, kolebkowe, kopułowe, szedowe,
• zadaszenia – zarówno dla użyteczności publicznej (np. wiaty przystankowe), jak i budownictwa, w tym indywidualnego: daszki, werandy, tarasy, markizy wiatrołapy,
• świetliki,
• ściany działowe (np. biura, stoiska handlowe),
• hale produkcyjne,
• obiekty użyteczności publicznej: rekreacyjne i handlowe, obiekty sportowe,
• wypełnienia balkonów, balustrad, klatek schodowych.

Przykładowe zastosowanie
Zastąpienie świetlika szklanego piramidkowego świetlikiem poliwęglanowym łukowym daje następujące korzyści:
• mniej mostków cieplnych (tylko profile aluminiowe, których dzięki budowie łukowej świetlika jest niewiele);
• ok. 2,5-krotne zmniejszenie przenikania ciepła przez świetlik;
• ok. 30% mniejsza powierzchnia świetlika (zastosowanie łuku zamiast piramidy) – mniejsza powierzchnia, na której zachodzą straty cieplne;
• lepsza odporność świetlika poliwęglanowego na oddziaływanie czynników atmosferycznych.