Polymetylmetakrylát (PMMA), známy u nás pod názvom plexisklo, je inovatívny termoplastický materiál, ktorý si vďaka svojim vynikajúcim vlastnostiam a estetickým modifikáciám získal široké uplatnenie. Niekedy sa tento výraz nesprávne používa na označenie všetkých transparentných plastov, čo môže v očiach laickej verejnosti poškodzovať jeho reputáciu. Plexisklo sa často nazýva aj akrylové sklo, PMMA, plexi alebo akrylát.
Výrobky z tohto materiálu sa veľmi rýchlo rozšírili do všetkých odborov ľudskej činnosti - cez vojenskú techniku do strojárstva a stavebníctva. V architektúre, interiérovom a priemyselnom dizajne, vo výstavníctve a reklame ostáva tento materiál v popredí dodnes.
História a vývoj plexiskla
Plasty sú s nami už viac ako 150 rokov a málokto si dnes dokáže predstaviť život bez nich. Jedným z obľúbených a ekologicky bezpečných plastov je akrylátové sklo alebo tzv. plexisklo. Akrylátové sklo bolo prvýkrát získané na začiatku 30. rokov 20. storočia. Za tento objav boli zodpovední Rowland Hill a John Crawford, dvaja britskí chemici pracujúci pre spoločnosť Imperial Chemical Industries. Nimi objavené akrylátové sklo bolo registrované pod obchodným názvom Perspex. Približne v rovnakej dobe získal nemecký chemik a priemyselník Otto Röhm priehľadné akrylátové sklo, ktoré nazval Plexiglas.
Plexisklo sa hojne používa od konca 30. rokov 20. storočia, čo z veľkej časti súviselo s vojnovým úsilím. Používalo sa okrem iného v lietadlách alebo ponorkách. Po vojne našiel tento materiál uplatnenie v mnohých civilných priemyselných odvetviach. Odvtedy je plexisklo na trhu pod radom obchodných názvov, ako je už spomínaný Plexiglas a Perspex, ale tiež Acrylon, Altuglas, Plazcryl, Marcryl a Setacryl. Dnes existuje množstvo spoločností, ktoré túto surovinu vyrábajú po celom svete.
Kľúčové vlastnosti plexiskla (PMMA)
Plexisklo vyniká radom pozitívnych vlastností, ktoré ho predurčujú na široké použitie. Polymetylmetakrylát patrí do skupiny termoplastov, ktorých typickou vlastnosťou je tvárnosť za tepla. Pri nahriatí na požadovanú teplotu materiál zmäkne, čo umožňuje tvarovať ho do rozličných podôb.
Optické vlastnosti
- Zaujímavé sú najmä optické vlastnosti, ktoré sú v niektorých prípadoch lepšie ako pri skle. Napríklad na hrubostenných blokoch skla je viditeľné zafarbenie (obvykle do modra alebo do zelena), kým akrylát je bezfarebný. Naopak, pri imitácii skla je nutné PMMA umelo zafarbiť.
- Sklo má dokonca menšiu priepustnosť svetla ako číry akrylát, preto sa namiesto skla používajú mnohé akrylátové aplikácie.
- Štandardné typy PMMA vedú svetelný lúč rovnako ako sklo hranou.
Mechanická odolnosť a bezpečnosť
- V porovnaní so sklom je akrylát menej krehký, ľahší a ohybný.
- Odolnosť voči nárazu je približne šesťkrát vyššia ako pri skle s rovnakou hrúbkou, a keď už akrylát predsa len praskne, nehrozí poranenie ostrými črepinami. Preto nachádza uplatnenie aj tam, kde treba zvýšiť bezpečnosť osôb.
- PMMA má v pôvodnej podobe tvrdý, lesklý a neporézny povrch a svoj vzhľad si zachováva dlhú dobu. Okrem toho sa aj veľmi ľahko udržiava.
Odolnosť voči poveternostným vplyvom a UV žiareniu
- Pri použití v exteriéri plexisklo medzi termoplastami vyniká najmä odolnosťou voči vplyvom počasia.
- Číry akrylát je totiž jediný plast, ktorý nereaguje na UV žiarenie, teda sa pod jeho vplyvom nemení mechanicky ani farebne. Pri farebných doskách je však stálofarebnosť materiálu závislá od vlastností použitého pigmentu.
Tepelné vlastnosti a spracovateľnosť
- Plexisklo má vysokú teplotnú rozťažnosť - približne 1 mm na 1 meter dĺžky a zmenu teploty o 10 °C. Táto vlastnosť sa nesmie podceňovať; napríklad, 3 m dlhá čierna tabuľa pripevnená na fasádu pri 20 °C môže mať v lete na slnku 60 °C, čo znamená predĺženie o 12 mm. V prípade mrazu -20 °C sa doska skráti o 12 mm. Ak nie je umožnená dilatácia, môže dôjsť k vytrhnutiu skrutiek alebo prasknutiu dosky.
- PMMA má dobrý rezný výkon a môže vydržať vysoké aj nízke teploty rôznych prostredí. Spotrebitelia sa vo výrobnom procese nemusia obávať teplotného problému.
- Plexisklo v procese tečenia má teploty všeobecne okolo 150 °C, ale začne sa rozkladať až pri teplote vyššej ako 270 °C, čo naznačuje flexibilitu voči teplotným zmenám bez ovplyvnenia výroby.
Chemická odolnosť a údržba
- Molekulu PMMA tvoria iba atómy uhlíka, kyslíka a vodíka, neobsahuje žiadne potenciálne nebezpečné prvky ako halogény a ťažké kovy.
- Pri horení PMMA sa uvoľňuje iba malé množstvo neškodného dymu. Na použitie v stavebníctve sa preferujú typy PMMA vyrábané liatím, lebo pri horení z nich neodkvapkáva akrylátová hmota.
- Plexisklo je neviditeľný polymér s rozsahom zmrštenia 0,45 % až 0,9 %, čo poskytuje veľmi dobré podmienky pre presnosť formovania.
- Polymetylmetakrylát (PMMA) obsahuje polárnu stranu metylu so silnými hygroskopickými vlastnosťami. Absorpcia vody v akrylovej fólii musí byť vždy udržiavaná v suchu, ideálne podmienky sú sušenie pri 78 - 80 °C po dobu 5-6 hodín.
- Malé molekuly liehu sa môžu dostať do štruktúry materiálu medzi molekuly PMMA a znížiť ich molekulárnu väzbu. To sa navonok prejaví drobnými vlasovými prasklinkami na povrchu alebo v hranách materiálu.
Metódy výroby plexiskla
Existujú dva hlavné typy plexiskla: extrudované a liate. Každý z týchto materiálov má trochu iné vlastnosti a líši sa aj ich výrobný proces.
Extrudované plexisklo (PMMA XT)
Extrudované plexisklo sa vyrába na špeciálnych strojoch vybavených valčekovým systémom. Granulát, z ktorého sa plexisklo vyrába, sa zahrieva a potom sa pomocou valčekov vytláča do dosiek konštantnej hrúbky. Táto technológia sa uplatňuje predovšetkým pri výrobe číreho a opálového plexiskla. Vytláčanie alebo extruzia sa používa pri výrobe dosiek, tyčí, rúrok a profilov. Dosky si vďaka výrobnej technológii zachovávajú presne rovnakú hrúbku, čo môže byť dôležité pri veľkých projektoch, kde je vyžadovaná jednotnosť použitého materiálu. Extrudované plexisklo je všeobecne o niečo lacnejšie a dobre sa hodí pre väčšinu individuálnych použití. Je najbežnejšie plexisklo na trhu a je k dispozícii v pomerene obmedzenej škále farieb. Štandardný formát dosiek je 2050 x 3050 mm a je dostupné v hrúbkach 1,5 - 25 mm (základné hrúbky dosiek sú 1,5, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 15, 20 a 25 mm). Nevýhodou je, že kvôli vnútorným napätiam vyplývajúcim z výrobného procesu nie je extrudované plexisklo používané v letectve (okná v lietadlách), v akvaristike ani pre zasklievanie svetlíkov. Nie je tiež vhodné pre malosériovú výrobu a obvykle sa nepoužíva ani na výrobu farebných dosiek.
Liate plexisklo (GS PMMA)
Najstaršou a dodnes stále používanou metódou výroby PMMA je liatie. Tekutý metylmetakrylát (sirup monoméru a prísad) sa ručne leje medzi dve sklenené dosky, kde následne polymerizuje. Liate plexisklo má menšie vnútorné pnutie ako extrudované a je vhodnejšie tak na náročnejšie mechanické spracovanie, ako aj pri kontakte s chemikáliami vrátane lepidiel. Liate plexisklo je k dispozícii v podstate v neobmedzenom počte farieb, ktoré sa získavajú pridaním farbiva do MMA v tekutom stave. Na rozdiel od extrúzie môže mať prakticky neobmedzenú hrúbku. Výrobný proces liateho plexiskla je však oveľa časovo náročnejší, čo sa premieta do vyššej ceny. Hlavnou nevýhodou v porovnaní s extrudovanými výrobkami je výrazne väčšia hrúbková tolerancia a obmedzený rozmer dosiek, ktorý je daný výrobnou technológiou. Výhodou je väčšia flexibilita a široká ponuka farieb. Ideálne pre aplikácie vyžadujúce vysokú rovnomernosť a odolnosť.
Vstrekovanie
Menšie a tvarovo zložitejšie výrobky vo veľkých sériách sa vyrábajú metódou vstrekovania roztavených granúl PMMA do formy. Kompromis medzi výhodami liatia a vytláčania dosiek z PMMA predstavuje menej obvyklá metóda tzv. viacvrstvových dosiek.
Spracovanie a úprava plexiskla
PMMA sa veľmi ľahko opracúva bežnými nástrojmi, ktoré sú určené na prácu s drevom. Pri delení PMMA sa používajú bežné stolárske nástroje ako píly a frézy. Sofistikovanejšie spôsoby s možnosťou výrezov kriviek a otvorov ponúka delenie laserom, na CNC fréze alebo vodným lúčom.
Povrchové úpravy a dekorácia
- Pohľadové hrany možno upraviť brúsením, leštením alebo pieskovaním.
- Akrylátové plochy sa môžu dekorovať gravírovaním, pieskovaním, polepením či potlačou.
Spájanie a kombinácia materiálov
PMMA sa lepí pomocou špeciálnych lepidiel. Z hľadiska pohľadovosti a trvanlivosti spoja sa odporúča túto činnosť prenechať odborníkom. Ich pracoviská sú vybavené aj na ďalšie náročnejšie spôsoby opracovania, ako je ohýbanie alebo tepelné tvarovanie. Pri technologicky zložitejších výrobkoch je pred samotným opracovaním vhodné urobiť tzv. "prototyp". PMMA môžeme kombinovať s ďalšími materiálmi ako drevo, kov či umelý kameň, a tieto kombinácie uplatniť hlavne v architektúre a dizajne.
Špeciálne typy a efekty plexiskla, vrátane štruktúrovaných povrchov
Vývoj farieb a optických efektov PMMA nie je ešte zďaleka ukončeným procesom. V základnej forme je akrylát číry a bez akéhokoľvek zafarbenia. Bežný typ akrylátových polotovarov má hladký lesklý povrch.
Farebné a satinované vyhotovenia
Plexisklo je dostupné v širokej škále farieb, vrátane čírej, bielej, čiernej, opálovej, modrej, zelenej, žltej, oranžovej a červenej. V posledných rokoch sa rozšírila hlavne ponuka farebných vyhotovení so satinovaným povrchom. Ide o imitáciu pieskovaného povrchu, ktorý sa dosahuje špeciálnou chemickou cestou, vďaka čomu povrch ostáva elegantne matný aj po tepelnom spracovaní.
Opalizujúce a svetelné efekty
Niektoré typy dosiek vykazujú pri presvetlení výrazné farebné zmeny, čím možno dosiahnuť zaujímavé efekty. Na presvetlenie sa používajú dosky s opalizujúcim efektom. Možno ich použiť na tzv. svietiace priečky, pulty, steny, atypické osvetlenia a podobne. Jednotlivé prvky môžu byť nasvietené zozadu, ak sa doska nachádza vovnútri priestoru, tak hranou. Na nasvietenie hranou je vhodné použiť špeciálny typ dosiek, ktoré šíria svetlo rovnomerne po celej ploche dosky. Bežný typ dosiek túto vlastnosť nemá, ich plocha by bola na kraji žiarivejšia a jas by klesal so vzdialenosťou od zdroja svetla. Iný efekt možno dosiahnuť vygravírovaním nápisu alebo loga do dosky. Pri nasvietení hranou vygravírovaná časť jasne žiari. Kedysi sa na nasvietenie používali žiarivky, teraz sa využívajú hlavne LED zdroje. Mliečne opálové dosky sa vyrábajú s rôznou mierou priepustnosti svetla, aby si zákazník mohol vybrať podľa spôsobu ich využívania v praxi.
Akrylátové zrkadlá
Vysokú kvalitu majú akrylátové zrkadlá. Aby bol zrkadlový efekt dokonalý, je nutné dosky nalepiť na dokonale rovný pevný podklad. Výhodou oproti klasickým zrkadlám je nerozbitnosť, nízka hmotnosť a možnosť tvarovania. Možno ich teda nainštalovať bez rizika napríklad na strop, zaoblené steny a podobne.
Štruktúrované a pieskované povrchy
Na steny sprchových kútov a na priečky medzi sprchami sa používajú predovšetkým dosky so štruktúrovaným alebo pieskovaným povrchom. Tieto povrchové úpravy poskytujú nielen estetický vzhľad, ale aj určitý stupeň intimity a rozptylu svetla. Hoci konkrétne vlastnosti "hnedej kôry" nie sú v materiáli podrobne rozvedené, možno ju vnímať ako jeden z mnohých vizuálnych efektov, ktoré možno dosiahnuť štruktúrovaním povrchu plexiskla.
Široké uplatnenie plexiskla v praxi
Plexisklo sa používa všade a jeho rozsah výrobkov v obchodoch je viac ako rôznorodý a pestrý. Výrobcovia ho pravidelne rozširujú a dopĺňajú novými produktmi, čo zákazníkom umožňuje ľahko nájsť to, čo v súčasnosti potrebujú. Typické aplikácie PMMA v stavebníctve vychádzajú vo väčšine prípadov z najbežnejšieho variantu, ktorým je liata alebo extrudovaná doska, spravidla s rozmermi 2 × 3 m.
Stavebníctvo a architektúra
- Priehľadná strešná krytina na terasy, prístrešky, zimné záhrady a skleníky. Pri skleníkoch s rastlinami vyžadujúcimi veľké množstvo svetla možno odporučiť aj akrylát, ktorý má v porovnaní s ostatnými plastmi veľmi dobré optické vlastnosti.
- Výplne dverí, skriniek, políc, deliace steny, zábradlia, fasádne prvky.
- Akrylát je obľúbenou balkónovou výplňou v mnohých krajinách najmä z dôvodov širokej farebnej škály a priehľadnosti či priesvitnosti.
- Na protihlukové bariéry sa môžu číre dosky dodávať aj s potlačou siluety dravcov, aby sa tak vtáctvo chránilo pred zranením.
- Atypické interiérové prvky ako transparentné schody, podlahy, pulty, deliace steny alebo pódiá. Vyskytuje sa aj v presvetlenom, transluscentnom variante.
- Plexisklo môže nahradiť poškodenú policu v chladničke, sklo v antiráme alebo stenu sprchového kúta.
Interiérový a priemyselný dizajn
- Nábytok, osvetlenie, dekoratívne prvky.
- Na výrobu sanitárneho zariadenia sa vyvinuli dosky s modifikovanými vlastnosťami, ktoré sa dodávajú iba úzkemu okruhu špecializovaných výrobcov.
- Akrylát ponúka veľké možnosti pre architektov pri navrhovaní atypických interiérov - súkromných i verejných priestorov. Architekti môžu využiť širokú farebnú škálu a špeciálne efekty dosiek, ako sú fluorescenčné dosky, akrylátové bloky, dosky so zaliatymi prírodnými materiálmi a zrkadlá v kombinácii s ich tvarovaním či presvetlením.
- Stále obľúbenejšie sú aj dekoratívne plexisklové panely používané v kuchyniach a kúpeľniach.
Reklama a výstavníctvo
- Výroba nápisov, svetelných boxov, stojanov a iných reklamných prvkov.
- Na výstavné stánky a na zariadenia na podporu predaja (POP, POS) je akrylát základným materiálom výroby.
Automobilový a letecký priemysel
- Špeciálne čelné sklá, interiérové komponenty.
- Využitie v automobilovom a leteckom priemysle a v rôznych ďalších odvetviach.
Bezpečnostné aplikácie
- Bezpečnostné zasklenie, tvárové štíty, ochranné bariéry.
- Vzhľadom na súčasnú epidemiologickú situáciu našlo plexisklo široké uplatnenie aj v obchodnom a služobnom sektore ako ochranné bariéry.
Porovnanie plexiskla s inými materiálmi
Plexisklo vs. Sklo
Plexisklo je v porovnaní so sklom menej krehké, ľahšie a ohybné. Má približne šesťkrát vyššiu odolnosť voči nárazu pri rovnakej hrúbke a v prípade prasknutia nehrozí poranenie ostrými črepinami. Optické vlastnosti akrylátu sú často lepšie, s vyššou priepustnosťou svetla a bezfarebnosťou aj pri hrubých blokoch. Hlavnou nevýhodou plexiskla oproti sklu je, naopak, vyššia náchylnosť na poškriabanie, nižšia pracovná teplota a menšia odolnosť voči ohňu.
Plexisklo vs. Polykarbonát (Lexan)
Pri výbere medzi plexisklom (akrylátom) a Lexanom (polykarbonátom) je dôležité zvážiť ich rozdielne vlastnosti, najmä pokiaľ ide o pevnosť. Lexan je polykarbonátový materiál, ktorý je výrazne pevnejší a odolnejší voči nárazom ako plexisklo. Odolnosť Lexanu voči nárazom je približne 250-krát vyššia ako pri skle, zatiaľ čo akrylát má približne 6-krát vyššiu odolnosť proti nárazu ako sklo. Lexan je tiež pružnejší a má lepšiu tepelnú odolnosť, čo ho robí ideálnym pre náročné aplikácie a situácie vyžadujúce maximálnu bezpečnosť (napríklad nepriestrelné zasklenie).
Plexisklo (akrylát) je na druhej strane ľahšie opracovateľné, má lepšiu optickú čistotu v porovnaní s niektorými typmi polykarbonátu a je menej náchylné na žltnutie pri dlhodobom vystavení UV žiareniu. Jeho povrch je síce náchylnejší na poškriabanie ako pri Lexane, ale pri bežnom použití a správnej údržbe si dlho zachováva svoje vlastnosti. Pre aplikácie, kde je kľúčová mimoriadna odolnosť proti nárazu a rozbitiu, je Lexan vhodnejšou voľbou.
tags: #strukturovane #plexisklo #hneda #kora