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24 setembro 2006

O Policarbonato "arquitetônico" e suas propriedades


O policarbonato arquitetônico é produzido numa variedade de formas extrudadas. A folha extrudada é encontrada, em geral, em espessuras de 1mm à 12mm, transparentes, coloridas e opacas com tamanhos de até 2m por 6m, variando conforme o fabricante. Há diversas texturas de superfície.
Laminados de policarbonato planos, resistentes a balas, usando camadas patenteadas à base de silicone, podem ser fabricados com até 33mm de espessura ou mais. Há uma vantagem de peso de até 33% sobre os equivalentes, à base de vidro.
O revestimento da superfície com silicone de polímeros proporciona à folha resistência adicional à abrasão. Isso costumava ser aplicado apenas às versões planas do produto, mas o desenvolvimento da tecnologia de revestimento produziu formas moldadas maleáveis, endurecidas; permitindo que as folhas sejam curvadas ou que formem pregas.
Existem materiais policarbonatos em camadas duplas ou múltiplas, de até quatro ou cinco paredes de espessura, moldados como materiais lineares com células, em larguras padrão, normalmente de 1,25 ou 2,1m (ver figura). Materiais com camada dupla até a espessura de 16mm já estão disponíveis; material com tripla camada pode ser obtido até a espessura de 40mm. As espessuras do material celular dependem simplesmente das decisões dos fabricantes em relação ao mercado e às necessidades de isolamento térmico.
Moldagem
Da mesma forma que o acrílico, a natureza plástica e a resistência do policarbonato, torna-o ideal para ser moldado em quaisquer formas das mais simples às mais complexas - para adaptar-se a padrões requeridos e partilhar da resistência. Tanto a termo-moldagem (a temperaturas de 175 a 200ºC), como a curvatura "a frio" (à temperaturas ambiente) podem ser efetuadas.
A termo-moldagem compreende pré-secagem do material a 120ºC (com variação de mais ou menos 3ºC) em forno quente com ar circulante, por um tempo que depende da espessura do material; até 24 horas para um produto de 6mm. A pré-secagem é necessária para evitar bolhas no processo subsequente. A folha é então aquecida até 175 - 200ºC, e moldada usando vácuo, sopro livre, prensagem ou reação rápida.
Para a moldagem de pregas ou ainda moldagem mecânica ou em moldes casados, a folha é aquecida a 155 - 160ºC num forno, sobre um suporte recoberto de feltro, antes da transferência necessariamente rápida para o molde. Para a formação das dobras, usam-se então moldes macho e fêmea e pressão, se necessário. As duas moldagens, mecânica e em moldes casados, são similares, porém requerem maior força. Dobrar a folha na linha quente exige que se aqueça a folha de forma localizada a 150ºC, antes de curvá-la. "Temperar" o material de 130 a 135ºC por uma hora para cada 2,5mm de espessura, livra a superfície de tensão.
Propriedades
Transmissão da luz: varia entre 82% para 12mm e 90% para 1mm de espessura do material. O produto característico de 5 ou 6mm possui uma transmissão de 85%. Essas cifras são reduzidas a 50% para a folha de cor bronze. O policarbonato transmite bem inalteradamente entre 385nm e 2,000nm, com uma queda característica a cerca de 1,600nm. É efetivamente opaco à irradiação abaixo de 385nm, e portanto, não transmite a luz ultravioleta (ver figura).
Índice refrativo: o índice refrativo do policarbonato transparente é 1.586, mais alto do que o do vidro de carbonato de sódio e cal, de 1,52, e mesmo do que o alto índice dos vidros de chumbo.
Temperatura máxima de trabalho: A temperatura mais alta em que o policarbonato mantém suas propriedades é por volta de 135ºC, mas é mais prudente considerar 120°C como a temperatura máxima de uso.
Calor específico: o calor específico do policarbonato varia entre 1,195 e 1,26KJ/Kg°C, comparado à cifra de 0,85 - 1,00 KJ/Kg°C do vidro.
Condutividade térmica - é de 0,19 - 0,21 W/m2°C, ou mais ou menos um quinto da do vidro. Para folhas simples, a importância das resistividades de superfície resulta na transmitância térmica relatada, o valor U, sendo somente 10 a 20% melhor que o vidro, entre 4,35 e 5,49W/m2°C para espessuras normais. Porém, um material duplo, de 6mm de espessura, tem um valor U de 3,5W/m2°C; um material triplo, de 32mm de espessura, um valor de 1,9W/m2°C; e um produto de cinco paredes, de 20mm de espessura, um valor de 1,85W/m2°C.
Coeficiente de expansão: está por volta de 66 – 67x10-6/°C, ou cerca de 20% mais do que o vidro, e consequentemente, se obtêm transparências maiores para vidraças. Em dias de verão, as folhas podem atingir facilmente 50°C, encerrando expansão de 3mm por 1,5m de comprimento, presumindo uma temperatura original de instalação de 20ºC.
Resistência: O policarbonato é um material para vidraças geralmente forte, com um ponto de rendimento a 62,5 N/mm2 (da mesma ordem daquele do vidro), e uma força compressiva de 85N/mm2. Também tem elevada resistência ao impacto como de um "dardo lançado", por exemplo. Sua resistência ao impacto Charpy em "V" está além de 40KJ/m2, cerca de três vezes a do acrílico. Sua rigidez é uma das melhores razões para o seu emprego.
Dureza: o policarbonato tem uma superfície razoavelmente dura (embora macia, se comparada à do vidro), intensificada por um revestimento polimérico de silicone de imersão ou de flutuação. Por essa razão, é em geral usado para óculos e visores de segurança. Visto que a dureza resulta em resistência à abrasão, o teste Taber de abrasão estabelece a porcentagem de opacidade pós-abrasão com uma roda de uma determinada aspereza, a diversas velocidades de rotação, e sob diferentes pressões. A maciez intrínseca do policarbonato, comparada à o vidro ou do acrílico, pode ser aperfeiçoada, revestindo-o. A opacidade criada por abrasão leve quase se aproxima da do vidro.
Durabilidade química e em relação ao tempo: o policarbonato é razoavelmente resistente aos materiais e condições passíveis de serem encontradas em construções. É resistente ao ataque de ácidos diluídos, sais inorgânicos e álcool, e não é afetado por cimento ou gesso. Tende a amarelar sob luz ultravioleta, e os mais reputáveis produtos arquitetônicos são revestidos com acrílico, que age como um filtro; ou ainda, co-extrudados com uma alta concentração de produto absorvente de UV, normalmente da espessura de 40 mícrons, nos dois lados da folha para fortalecer suas propriedades de resistência ao tempo.
Inflamabilidade: O desempenho do policarbonato em combustão é bom para um material plástico, sendo auto-extinto quando testado sob B52782 Method 508A. Dependendo de sua espessura, pode alcançar Classe 1 Surface Spread of Flama sob B5476 Part 7 (quanto à maneira como a chama se espalha na superfície), e é classificado como material Classe O nos Regulamentos de Construções do Reino Unido. Os gases produzidos em combustão não são especialmente tóxicos, e assemelham-se aos da madeira queimando. O material queima com dificuldade e requer uma contínua alimentação de uma fonte de combustão externa para conservá-lo ardendo. Os principais produtos da combustão são dióxido de carbono e monóxido de carbono.
Peso Específico: é de1,2; cerca de metade daquele do vidro e quase o mesmo do PMMA. Isso significa que um metro quadrado do material, com 6mm de espessura, pesa só 7,2Kg em vez dos 15Kg de uma folha de vidro equivalente, uma diferença significativa para o manuseio, sempre que isso for um fator importante.
Trabalho e Instalação
Em geral, trabalhar o policarbonato é fácil usando equipamento comum de oficina. Pode ser serrado, cortado e furado com broca por técnicas padrão. Até a espessura de 3mm, pode ser golpeado e o material pode ser torcido e triturado.
Polir o policarbonato, particularmente depois de trabalhá-lo, pode ser realizado usando um abrasivo muito fino, seguido de um disco de pano com uma pasta de polimento não alcalina como um óxido de cromo. Pode ser feito alternativamente um polimento com vapor de cloreto de metil. É necessário grande cuidado com materiais de longa-vida com revestimento UV.
As bordas do material podem ser enfiadas nos caixilhos, usando técnicas de vidraria comuns, ou ajustadas mecanicamente ou coladas. Deve-se considerar o coeficiente de expansão térmica do material ao reduzi-lo nos quadros, ou fixá-los com parafusos. Pode ser curvado a frio durante a instalação, a um raio com pelo menos 100 vezes a espessura (uma espessura de 6mm pode ser curvada a frio a um raio de 600mm) ou 175 vezes a espessura de materiais com paredes múltiplas. A limpeza requer o uso de um pano macio e água com sabão ou detergente ou álcool.
Os recentes avanços incluíram a laminação do policarbonato a vidro, usando um adesivo PX para permitir que a expansão diferencial ocorra sem acumular tensão.