Použitie plexiskla v stavebníctve

Snahy konštruktérov a architektov o úplne priesvitný materiál, ktorý bude ľahší a pevnejší ako sklo, sa naplnili v tridsiatych rokoch dvadsiateho storočia, keď súčasne v britských a nemeckých laboratóriách vznikol nový plast – akrylátové sklo, odborne polymetylmetakrylát, skrátene PMMA.

Výrobky z tohto materiálu sa vďaka svojim vlastnostiam, farebným modifikáciám a efektom 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. Polymetylmetakrylát (PMMA) u nás zdomácnel pod názvom plexisklo. Týmto výrazom sa niekedy nesprávne označujú všetky transparentné plasty, čo v mnohých prípadoch tento materiál v očiach laickej verejnosti poškodzuje.

Vývoj farieb a optických efektov PMMA nie je ešte zďaleka ukončeným procesom. Nové rozvíjajúce sa odbory rovnako ako meniace sa módne trendy vyvolávajú stále nové požiadavky na vlastnosti, efekty a farby a výrobcovia sa na ne snažia odpovedať inovovanými produktmi.

Vlastnosti
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. Napríklad vákuovým tvarovaním sa zhotovujú rôzne atypické tvary. 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. Aj napriek tomu výrobcovia často poskytujú desaťročnú záruku aj na väčšinu farebných dosiek.

V porovnaní so sklom je akrylát menej krehký, ľahší a ohybný. Veľmi ľahko sa opracúva bežnými nástrojmi, ktoré sú určené na prácu s drevom. Odolnosť voči nárazu je približne šesťkrát vyššia ako pri skle s rovnakou hrúbkou, a keď už akrylát predsa len praskne, nehrozí poranenie ostrými črepinami. PMMA má v pôvodnej podobe tvrdý, lesklý a neporézny povrch a svoj vzhľad si zachováva dlhú dobu. Okrem toho sa aj veľmi ľahko udržiava. Nevýhodou oproti sklu je, naopak, vyššia náchylnosť na poškriabanie, nižšia pracovná teplota a menšia odolnosť voči ohňu. Pri inštalá­ciách je nutné počítať aj s väčšou tepelnou rozťažnosťou.

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. Okrem viditeľného spektra a zmieneného UV žiarenia PMMA prepúšťa aj infračervené lúče.

Horľavosť
Vzhľadom na to, že 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. Z hľadiska horľavosti sa PMMA zaraďuje medzi ľahko horľavé látky.

Výroba a výrobky
V základnej forme je akrylát číry a bez akéhokoľvek zafarbenia. Pomocou pigmentácie sa vyrába celý rad farebných dosiek, ktoré možno rozdeliť do 3 základných skupín:

• transparentné (priehľadné),
• transluscentné (priesvitné, dokonale rozptyľujú svetlo),
• špeciálne (tie zahŕňajú aj niektoré nepriesvitné varianty).

Polymetylmetakrylát sa dodáva vo forme hotových výrobkov alebo polotovarov, ktoré sa vyrábajú rôznymi metódami.

Menšie a tvarovo zložitejšie výrobky vo veľkých sériách sa vyrábajú metódou vstrekovania roztavených granúl PMMA do formy. Veľké množstvo týchto výrobkov predstavujú napríklad automobilové koncové svetlá.
Vytláčanie alebo extruzia sa používa pri výrobe dosiek, tyčí, rúrok a profilov. Táto technológia sa uplatňuje predovšetkým pri výrobe číreho a opálového plexiskla. Nie je však vhodná pre malosériovú výrobu, a preto sa obvykle nepoužíva ani na výrobu farebných dosiek.

Najstaršou a dodnes stále používanou metódou výroby PMMA je liatie. 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. 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 najmä široká ponuka farieb.

Kompromis medzi výhodami liatia a vytláčania dosiek z PMMA predstavuje menej obvyklá metóda tzv. kontinuálneho liatia.

Spôsoby opracovania
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. Pohľadové hrany možno upraviť brúsením, leštením alebo pieskovaním. Akrylátové plochy sa môžu dekorovať gravírovaním, pieskovaním, polepením či potlačou. 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. žíhanie, čo je tepelný proces, pri ktorom sa z materiálu odstráni vnútorné pnutie, ktoré môže neskôr v materiáli spôsobiť jemné praskliny.
PMMA môžeme kombinovať s ďalšími materiálmi ako drevo, kov či umelý kameň a kombinácie uplatniť hlavne v architektúre a dizajne. Mechanické a lepené spoje musia ale vždy rešpektovať rozdielnu lineár­nu tepelnú rozťažnosť kombinovaných materiálov.

Pre architektúru a dizajn
Typické aplikácie PMMA v stavebníctve vychádzajú vo väčšine prípadov z najbežnejšieho variantu, ktorým je liata alebo extrudovaná doska, spravidla s rozmermi 2 × 3 m. Môžu nimi byť ale napríklad aj bloky, rúrky, tyče a hranoly.

Bežný typ akrylátových polotovarov má hladký lesklý povrch. PMMA môže mať napríklad:

• fluorescenčné farby,
• metalické vyhotovenie a perleť,
• pieskovaný povrch (satin, frost),
• štruktúrovaný a embosovaný povrch,
• dosky so svetlovodnými mikročasticami na nasvietenie hranou,
• organické alebo anorganické prírodné materiály zaliate v akryláte,
• zrkadlá,
• viacvrstvové dosky (napr. komorové alebo so štruktúrou medových plástov).

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. Niektoré typy vykazujú pri presvetlení dosiek výrazné farebné zmeny, čím možno dosiahnuť zaujímavé efekty. Hlavnou výhodou je, že prípadné menšie poškriabanie nie je na satinovanom povrchu viditeľné.

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. Pre interiérové dekorácie sú v ponuke aj dosky, v ktorých sú zaliate prírodné materiály ako kvety, mušle, kamienky, stonky a podobne.

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. Akrylátové zrkadlá môžu byť vyrobené v rôznych farebných variáciách.

Najčastejšie aplikácie
Ako príklady použitia PMMA v stavebníctve možno uviesť:

• sanitárne zariadenia (najmä vákuovo tvarované vane),
• zasklenia dverí a nábytku,
• deliace priečky,
• recepčné pulty,
• svetlíky, strechy či dokonca fasády,
• zasklievanie balkónov,
• protihlukové steny okolo diaľnic, ciest a železníc,
• bezpečnostné zasklievanie,
• vybavenie interiérov,
• svetelné systémy,
• výstavné stánky, prehliadkové móla a pódiá,
• obrovské akváriá vo verejných budovách.

Dekoratívne akrylátové dosky so zaliatými prírodnými, drevenými a trendovými motívmi (vzorky 10 × 10 cm)

Na výrobu sanitárneho zariadenia sa vyvinuli dosky s modifikovanými vlastnosťami, ktoré sa dodávajú iba úzkemu okruhu špecializovaných výrobcov. Na steny sprchových kútov a na priečky medzi sprchami sa používajú predovšetkým dosky so štruktúrovaným alebo pieskovaným povrchom. Pri bežnom zastrešení sa dnes už dáva prednosť polykarbonátu, ale napríklad pri skleníkoch s rastlinami, vyžadujúcich veľké množstvo svetla, možno odporučiť aj akrylát, ktorý má v porovnaní s ostatnými plastmi veľmi dobré optické vlastnosti. Tvarované svetlíky sa vyrábajú obyčajne z akrylátu, lebo sa ľahšie tepelne tvaruje ako polykarbonát.

Akrylát je obľúbenou balkónovou výplňou v mnohých krajinách najmä z dôvodov širokej farebnej škály a priehľadnosti či priesvitnosti. U nás toto použitie v súčasnosti zväčša naráža na prísne protipožiarne predpisy.

Na protihlukové bariéry sa môžu číre dosky dodávať aj s potlačou siluety dravcov, aby sa tak vtáctvo chránilo pred zranením. Priehľadné dosky nebránia výhľadu do krajiny a minimálne narúšajú jej ráz.

Ako sme uviedli, odolnosť akrylátu voči nárazu je výrazne vyššia ako pri skle, preto nachádza uplatnenie aj tam, kde treba zvýšiť bezpečnosť osôb. Pre svoje optické vlastnosti sa akrylát používa aj ako bezpečnostná sendvičová doska s polykarbonátom, pretože v prípade streľby sa guľka pri prechode medzi jednotlivými vrstvami dosky deformuje, čo znižuje jej priechodnosť materiálom.

Atypické interiéry a výstavníctvo
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. Akrylát sa používa napríklad na transparentné schody, podlahy, pulty, deliace steny alebo pódiá, vyskytuje sa aj v presvetlenom, transluscentnom variante. Využitie nájdu aj akrylátové rúrky a tyče, ktoré takisto možno nasvetliť.

Na výstavné stánky a na zariadenia na podporu predaja (POP, POS) je akrylát základným materiálom výroby. Z dôvodu protipožiarnych predpisov sa vo výstavníctve uprednostňujú liate dosky, lebo tie v ohni neodkvapkávajú.

Dr. Radim Ptáčník
Foto: archív firmy Axom

Autor pracuje ako výkonný riaditeľ v spoločnosti Axom Kladno, spol. s r. o.

Článok bol uverejnený v časopise Stavebné materiály.