透明な熱可塑性プラスチックは、現代の製造、建築、消費者製品の状況を根本的に変えました。これらの材料のうち、ポリメチルメタクリレート (PMMA)- は商業的にはアクリル、プレキシガラス、ルーサイト{0}}、およびポリカーボネート（Lexan または Makrolon としてブランド化されることが多い）は、従来のケイ酸塩ガラスに代わる 2 つの主要な代替品です。どちらのポリマーも 20 世紀半ばの化学工学の進歩から生まれ、現在では合計 270 億ドルを超える世界市場を支配しています。エンジニア、製造業者、DIY 愛好家が直面する中心的な疑問は、一見単純明快なままです。それは、どの材料がより優れた性能を発揮するのかということです。予想どおり、その答えは単純さに反するものです。
簡単な化学レッスン（のようなもの）
これら 2 つのプラスチックの特徴は次のとおりです。-これらはどちらもポリマーであり、基本的に分子が長く結合したものです。しかし、実際の化学はどうなのでしょうか？全く違う動物たち。
アクリルはメタクリル酸とメタノールからできます。製造工程では、加熱した型にモノマーと触媒を流し込んで待機します。時には何日も。厚いアクリル板が適切に硬化するには数日かかります。キャストアクリルは押し出しバージョンと並んで存在しており、それぞれ微妙な性能の違いがあります。
ポリカーボネートは、ビスフェノール A と塩化カルボニルの反応によって合成されます。得られた物質には炭酸塩基が含まれているため、-この名前が付けられています。これらのカーボネート結合により、ポリカーボネートにその特徴的な靭性が与えられ、何かがポリカーボネートに当たったときにひび割れるのではなく、ほとんどゴムのような弾力性が見られます。
耐衝撃性: 興味深い点
ここでの数値は、再確認するのに十分なほど劇的です。-標準的なガラスは、比較的軽い衝撃でも割れます。アクリル？ガラスの約 17 倍の耐衝撃性-があります。確かに尊敬できる。
ポリカーボネートがこのカテゴリーを完全に支配しています。標準的なガラスの 250 倍の耐衝撃性を話しています。一部の情報源では 200 倍を挙げていますが、他の情報源ではさらに高いものもあります。-しかし、論点は変わりません。これは段階的な改善ではありません。まったく違う球場だ。
-オートバイのフロントガラス会社から出回っている有名なテスト動画があり、両方の素材を徐々に攻撃性の高い武器で攻撃すると何が起こるかを示しています。スリングショット。野球。ハンマー。野球のバット。結局は銃器。アクリル製フロントガラスはひび割れ、破片になり、最終的には使用できなくなります。ポリカーボネートは曲がり、変形し、ひどく傷つきますが、実際に壊れることはありません。-技術的には完全な状態を保ちながらショットガンの弾丸を吸収する様子は、別のものです。
これは、防弾「ガラス」が通常ポリカーボネート（またはそれを組み込んだ層状複合材料）である理由を説明します。銀行の窓口。暴動の盾。レースカーのフロントガラス。どこにおいても、純粋な光学的透明性よりも破壊耐性が重要です。
光学的透明性と光透過性
ここではアクリルが勝利しますが、予想される大差ではありません。
アクリルの光透過率 92%. 88% ポリカーボネートの透過率。標準的な窓ガラスは約 83-90% です。 3 つはすべて十分に近いため、通常の条件下で並べて比較すると、実質的な違いは最小限です。{6}}
しかし、アクリルの本当の利点は時間の経過とともに現れます。ポリカーボネートは黄色になります。大幅。数年間屋外に放置すると、黄ばみが無視できなくなります。 UV 劣化はポリマー鎖を攻撃し、最初の透明度が徐々に低下します。
アクリルは紫外線を何事もなかったかのように無視します。 10 年間屋外で風化すると、3% の劣化が生じる可能性があります。多分。一部の配合物は、透明な状態を保ちながら、紫外線を最大 98% ブロックします。航空機の窓にアクリルがよく使用されているのには理由があります。-高高度で一定の紫外線にさらされても、段階的に変化しないのです。-
注意すべき点が 1 つあります。ポリカーボネートは両面に UV 保護コーティングが施される可能性があります。{0}最新の「耐摩耗性」ポリカーボネート配合により、黄変の問題は大幅に解決されました。ただし、追加の処理と追加のコストが必要です。
スクラッチ問題
皮肉なことに、ポリカーボネートの最大の強みは、表面損傷に関するアキレス腱になります。ポリカーボネートは、その柔軟性、つまり壊れるのではなく曲げようとする性質により、アクリルよりもはるかに傷つきやすくなっています。
アクリルはより硬い表面を維持します。傷がつきにくくなります。発生した場合は、機械研磨、火炎研磨、特殊なアクリル研磨剤を使用して研磨することで除去できることがよくあります。{2}素材が協力します。
ポリカーボネートの傷は磨いても消えません。期間。これらのマークは永久的なものです。表面の外観が長期にわたって重要となる用途では、--陳列ケース、看板、小売什器-これは重要な考慮事項となります。あなたの防弾窓は攻撃に完全に耐えたかもしれませんが、その後数か月間蓄積された傷を掃除することでひどい外観になる可能性があります。
傷防止コーティングが存在し、非常に役立ちます。-しかし、それは新たなステップであり、新たなコストであり、別の潜在的な失敗点です。
これらのマテリアルの使用
アクリルに穴を開けてみたことはありますか？製造業者が慎重にそれに取り組むのには理由があります。この材料の剛性は-傷に強いのと同じ硬度-のため、機械加工中に亀裂が発生しやすくなります。ドリルの速度が速すぎたり、圧力をかけすぎたり、間違ったビット形状を使用したりすると、すべての穴から突然疲労破壊が発生します。
ポリカーボネートも同様です。ドリルで穴を開け、削り出し、冷間で曲げます。この柔軟性は、材料がひび割れではなく、製造中の機械的応力を吸収することを意味します。文字通り、室温でポリカーボネート シートを曲げることができます。-熱成形は必要ありません-。
アクリルは曲げるのに熱が必要です。制御された熱の適用、適切な温度曲線、注意深い冷却プロトコル。より複雑な、より多くの機器、より多くのプロセス制御。しかし、完成した曲げアクリル作品はその形状を永久に保持し、優れた光学特性を維持します。
切断の話も同様です。アクリルは標準的な木工用のこぎりできれいに切断でき、レーザー切断も美しく受け入れられ、光学的に透明になるまで火炎研磨できるエッジを生成します。-ポリカーボネートは鋸刃を粘着させ、レーザー切断中にわずかに溶け、後処理に関係なくエッジが多少曇ったままになります。-
耐熱性
アクリルは約 180 度 (82 度) で軟化し始め、最大使用温度は約 212 度 (100 度) です。ほとんどのアプリケーションには問題ありませんが、他のアプリケーションには問題があります。
ポリカーボネートは非常に高い温度にも耐えられます。{0}}軟化が始まるまでは約 295 度 (146 度) まで安定したままです。キッチン用品。電子筐体。高温で動作する照明器具。オートクレーブ滅菌が必要な医療機器。温度耐性により、アクリルでは決して入ることができない用途の扉が開かれます。
火災の挙動も著しく異なります。ポリカーボネートは可燃性が低く、火源を取り除くと自己消火する傾向があります。-アクリルはゆっくりと燃焼し、一酸化炭素を放出するため、火災にさらされる可能性がある場所では絶対に使用しないでください。多くの管轄区域の建築基準法では、この区別に特に対応しています。
耐薬品性
一般に、ポリカーボネートは化学薬品の処理に優れています。酸、アルカリ、ガソリン、アルコール-アクリルを損傷する可能性のある暴露に耐えます。ポリカーボネートは、アクリル表面を曇らせたりひび割れさせる可能性があるアンモニア-ベースの製品を使用して掃除できます。
アクリルには独自の化学物質過敏症があります。特定の溶媒、特に芳香族炭化水素や塩素化化合物は、ポリマーを激しく攻撃します。高濃度のイソプロピルアルコールは応力亀裂を引き起こします。市販のガラスクリーナーの中にも、アクリルを徐々に劣化させる成分が含まれているものがあります。
どちらの材料も濃縮溶媒をうまく処理できません。しかし、日常的な化学物質への曝露-、洗浄液、弱酸、石油製品-に対しては、ポリカーボネートのほうがより耐性があります。
コストに関する考慮事項
アクリルの方がコストが安いです。通常、同等のポリカーボネートシートよりも 35% 安くなりますが、グレードや仕様によってはそれ以上の場合もあります。
ただし、実際のコストを計算するには、アプリケーションのライフサイクルを考慮する必要があります。安価なアクリル板は設置中にひび割れてしまう可能性があります。または使用中に砕けてしまいます。交換コスト、ダウンタイムコスト、破損した材料による責任コスト-方程式はすぐに複雑になります。
ポリカーボネートの初期費用は高いため、要求の厳しい用途では長期的な価値が高くなります。{0}}場合によっては、最初にもっと支払うことが理にかなっている場合もあります。
装飾用途、ディスプレイ作品、看板、家具の部品用?アクリルの価格優位性は実際に重要です。セキュリティガラス、機械ガードなど、衝撃が重要な場所はどこですか?通常、ポリカーボネートのプレミアムはそれ自体が正当化されます。
現実世界のアプリケーション-
これらの物質は実際にどこに行き着くのでしょうか?
アクリルは以下の分野で優勢です:
小売店のディスプレイと店頭の備品--
美術館のケースとアートフレーム
水族館 (はい、ほとんどの大型水槽パネルはアクリル製です)
航空機の窓とキャノピー
屋外看板
バスルームとシャワーのエンクロージャ
光拡散パネル
家具のコンポーネント
ポリカーボネートは次のような用途に使用されます。
防弾バリアとセキュリティガラス
暴徒鎮圧シールドと保護具
安全メガネと眼鏡レンズ
電子機器ケース（携帯電話、パソコン）
自動車用ヘッドライトカバー
温室パネル
マシンガードと機器の筐体
スポーツヘルメットとフェイスシールド
パターンに気づきましたか?美観とコストが最も重要な場合は、アクリルが最適です。耐衝撃性と耐久性が最も重要な場合は、ポリカーボネートがその役割を果たします。
温室効果に関する質問
温室建設者は常にこの選択に直面しています。どちらの素材も機能します。どちらにも擁護者がいます。正しい答えは優先順位によって異なります。
アクリルは光の透過率が高く、透明度が長く維持され、コストも低くなります。単層アクリルは穏やかな気候に適しています。-
ポリカーボネート-、特に二重-壁や三重-壁-などの多重壁構成-は、非常に優れた断熱効果を発揮します。層間に構造化された空隙が熱を効果的に閉じ込めます。寒冷地では、暖房費が問題にならない限り、基本的に多層ポリカーボネートが必要です。-耐衝撃性は、ひょう嵐の際にも役立ちます。
現在、ほとんどの商業用温室にはポリカーボネートが使用されています。ほとんどの趣味の温室は、場所と予算に応じてどちらの方法でも使用できます。
電話をかける
では、どの素材が「より良い」のでしょうか？
正直に言うと、質問は間違っています。どちらの素材も存在するのは、どちらも他方では効果的に対処できない真のニーズを満たすためです。
光学的な完璧さ、UV 安定性、コスト効率が必要ですか?アクリルには意味があります。
酷使への耐性、耐熱性、壊れない耐久性が必要ですか?素材はポリカーボネートです。
両方が同時に必要ですか?複合構造、コーティング、または妥協点を検討しているのです。場合によっては、同じプロジェクトの異なるコンポーネントで両方のマテリアルを使用することが解決策となる場合があります。
メーカーはこの二重性を理解しています。そのため、企業は両方の製品ラインを在庫しています。そのため、仕様ガイドでは、普遍的な勝者を宣言するのではなく、アプリケーションの要件を詳しく説明しています。
単純な材料選択のように見えますが、通常は、掘り下げていくと、真のエンジニアリング上のトレードオフが明らかになります。透明なプラスチックも例外ではありません。
いずれかの材質をご指定の場合は、用途に応じたサンプルをご請求ください。現実的な条件下での物理テストにより、仕様書では完全には把握できないパフォーマンス特性が明らかになります。アクリルとポリカーボネートのサプライヤーは通常、評価目的のためにサンプル材料を名目または無償で提供します。