Helvetica-SPb (Sankt Peterburg). Nárazuvzdorná, UV chráněná, světelně technická polystyrenová deska.

V různých osvětlovacích produktech používaných v reklamních a stavebních technologiích, v komunálních službách a výrobě spojené s použitím plechových průsvitných (poloprůhledných) materiálů se pro světelné difuzory používají různé polymerní materiály.

Výroba difuzorů pro různé účely osvětlení se provádí tradičními metodami tvarování za tepla: vakuové tvarování, pneumatické tvarování, ohýbání za tepla atd. Pro tyto účely se používají různé polymerní materiály, ale nejběžnější jsou transparentní (vlnité) a matné desky různých jakostí polystyrenu.

Osvětlovací výrobky jsou během provozu vystaveny různým nepříznivým vnějším vlivům. Jedním z hlavních a nejvíce negativních dopadů je ultrafialové záření (UV). Pod jeho vlivem dochází v materiálu k procesům fotooxidační destrukce (rozpadu) a síťování, doprovázené štěpením vysokomolekulárních polymerních řetězců. Výsledkem tohoto procesu je zkrácení molekul polymeru a vznik nízkomolekulárních aromatických (obsahujících benzenový kruh) derivátů styrenu. Takové změny vedou ke ztrátě elasticity materiálu, vysoké koncentraci mikrotrhlin a tím k jeho křehnutí a výraznému snížení mechanické pevnosti výrobku. Kromě toho restrukturalizace polymeru a tvorba nízkomolekulárních derivátů styrenových, karbonylových a karboxylových skupin vyvolává zákal (optická hustota po 100 hodinách ozařování se zvyšuje 5krát) a změnu barvy (žloutnutí) polystyrenových výrobků, což vede ke snížení součinitele propustnosti světla navenek a ke ztrátě jeho přitažlivosti.

Ke snížení nebo eliminaci škodlivých účinků ultrafialového záření se používají různé způsoby ochrany plošného polystyrenu. Nejjednodušší metodou je zavedení inhibitorů (zpomalovačů) degradace do surového polymeru v počáteční fázi výroby. Pro účinnou ochranu jsou však vyžadována dostatečně velká množství (15-20 %) takových sloučenin. A protože se jedná o jemně dispergované práškové kompozice, dochází ke snížení elasticity hotových polystyrénových desek, zvýšení jejich tuhosti a v důsledku toho k nevhodnosti přířezů pro výrobu výrobků z nich pomocí výše uvedených způsobů tepelného tvarování.

Dosud nejprogresivnější metodou ochrany polystyrenu před UV zářením je nanášení tenké (50-80 mikronů) průhledné ochranné vrstvy na povrch desek metodou koextruze. Samotný materiál je složením houževnatého polystyrenu (HIPS). HIPS (High Impact PolyStyrene) a transparentní polystyren pro všeobecné použití (angl. GPPS — Polystyren pro všeobecné použití). Změna poměru obou složek nám umožňuje získat nárazuvzdorné matné desky různých jakostí, které mají specifické výkonové charakteristiky a různé koeficienty prostupu světla. Takové materiály se snadno tvarují do produktů různých, i těch nejsložitějších geometrických tvarů a jsou vysoce odolné. Ochranná lesklá koextrudovaná vrstva nanesená na povrch kompozitního polystyrenu, jehož chemickým základem je polystyren pro všeobecné použití (GPPS), obsahuje velké množství inhibitoru (až 30 %), který zaručuje ochranu základního materiálu před UV zářením po dlouhou dobu (až 2-2,5 roku pro střední Rusko). Tato vrstva zároveň dodává povrchu lesk, zvyšuje jeho tvrdost a tím snižuje riziko kontaktního mechanického poškození. Protože ochranná vrstva má malou tloušťku, její mechanické vlastnosti neovlivňují pevnost, elasticitu a další vlastnosti výrobku. Příkladem takového moderního osvětlovacího materiálu je produkt společnosti „ATHLONE EXTRUSIONS PLC“ (Irsko), vyráběný pod značkou „Athpol P91S“. Tento vylepšený polystyrén s vysokou houževnatostí je nejpokročilejší verzí podobných materiálů vyráběných na světě. Použití nových vysoce účinných UV stabilizátorů se sníženým obsahem v povrchové vrstvě umožňuje dosažení vysokého stupně ochrany povrchu plechu před UV zářením a zvýšení lesku povrchové vrstvy, což vede k lepšímu estetickému vzhledu výrobků. Speciálně zvolený poměr rázuvzdorného polystyrenu a univerzálního polystyrenu umožňuje zvýšit elasticitu a rázovou houževnatost desky a tím rozšiřuje možnosti použití materiálu pro výrobu různých osvětlovacích produktů složité konfigurace s hlubokým tažením metodou vakuového tvarování. Tento poměr je přitom zvolen tak, aby koeficient propustnosti světla (35-38 %) a bělost plechu co nejlépe odpovídaly stávajícím ruským normám pro osvětlovací výrobky používané v komunálních službách, v reklamním a stavebním průmyslu. Stanovené vlastnosti archů z hlediska propustnosti světla a bělosti umožňují po výrobě osvětlovacích produktů (světelné boxy, nápisy, reklamní panely atd.) na ně nalepit samolepicí fólie, včetně těch s potištěným obrázkem nebo textem, aniž by došlo k ohrožení osvětlení a celkového designu celého reklamního média (jas a čistota obrazu, absence světla a stínů z osvětlovacích lamp). Vysoká elasticita a rázová houževnatost plechů zjednodušuje celý technologický proces výroby výrobku včetně samotného procesu vakuového tvarování a následného ořezávání okrajů plechu umístěných v upínačích (svorkách) tvarovacího stroje. Zároveň se zkracuje doba ohřevu a snižuje se teplotní gradient tepelného toku k povrchu plechu, což eliminuje možnost vysokoteplotní destrukce polymeru, snižuje se procento defektů při lisování v důsledku lomu plechu ve „složitých“ tenkostěnných oblastech, nedochází k odštípnutí při ořezávání hran ani při použití ručních kotoučových pil, prakticky nedochází k přepravě laminovaných fólií výrobků při vlastní přepravě při instalaci produktu a konečné dodání produktu na místo instalace reklamních produktů. Ten je velmi důležitý během chladného zimního období, zejména v severních oblastech země. Zvýšená odolnost vůči UV záření umožňuje použití osvětlovacích výrobků vyrobených z takového polystyrenu po dobu 2-2,5 roku (pro střední Rusko) bez změny pevnosti a odolnosti proti nárazu a bez viditelného žloutnutí materiálu. Zároveň je nutné vzít v úvahu umístění regionu, kde se osvětlovací produkt používá.

Analysis of technical and operational characteristics of impact-resistant lighting sheet polystyrene, specified in Table 1, allows us to identify the following advantages of this material: increased impact strength, which has high values ​​​​​​(60 kJ/m²) even at low temperatures down to -30 ° C, high strength and hardness of the surface glossy layer (80 MPa), high heat resistance (90 ° C), aesthetic appearance of the glossy surface, high technology of the thermoforming process (the heating time of the workpiece is reduced by 1,5 times), the absence of the annealing stage of products after thermoforming due to the low value of internal stresses, which reduces labor and energy costs in the production of products by 2 times.

Je důležité poznamenat, že náklady na tyto speciální druhy deskového polystyrenu v Evropě a Rusku se neliší od nákladů na standardní deskový polystyren – 2.5-3,0 €/kg v závislosti na objemu výroby výrobků z nich. Jako příklad preference použití nárazuvzdorného osvětlovacího polystyrenu lze uvést výpočet ekonomické efektivity při jeho nahrazení matným osvětlovacím plexisklem: je nutné vzít v úvahu nízkou hustotu polystyrenu (1,05 g/cm³) oproti plexi (1,19 g/cm³), což dává zisk o 10%, a také možnost použití o 2-3 mm větší rázové sklo (3,0 plex.) mm), což přináší úsporu dalších 5,0-20%.

Výsledkem je, že nahrazení organického skla nárazuvzdorným osvětlovacím polystyrenem umožňuje snížit skutečné náklady 2-2,5krát na 1 metr čtvereční světelného difuzéru.

Tabulka 1. Charakteristika
průsvitný polystyrenový plech
s lesklým povrchem chráněným proti UV záření