邢榮

（北京西宏聯(lián)新型材料有限公司，北京 100054）

棟智能溫室屋面采光材料的選擇有很多種類，根據(jù)不同的環(huán)境條件和使用要求，選擇適合的采光材料十分重要。聚碳酸酯（PC）中空板進(jìn)入中國(guó)已有20年時(shí)間，因其具有透明率高、強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、以及保溫隔熱、安裝簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，而被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)溫室工程。多年來，經(jīng)過專業(yè)研發(fā)人員的努力，聚碳酸酯（PC）中空板不僅在結(jié)構(gòu)形式上有了許多改進(jìn)，在品質(zhì)和性能上也有了跨越式的提高和創(chuàng)新。

聚碳酸酯中空板的概念

聚碳酸酯（PC）板分為實(shí)心板和中空板兩大類。中空板（又稱陽光板）是以高性能的聚碳酸酯（PC）樹脂為主要原料加工而成的雙層或多層結(jié)構(gòu)中空板材，是一種綜合性能卓越、節(jié)能環(huán)保型塑料板材，是目前國(guó)際上普遍采用的建筑采光材料，廣泛應(yīng)用于建筑屋面、幕墻，體育場(chǎng)館、機(jī)場(chǎng)、火車站的采光屋面，以及遮陽棚、農(nóng)業(yè)溫室、花卉市場(chǎng)，和汽車站臺(tái)、燈箱廣告、建筑裝飾等領(lǐng)域。

聚碳酸酯中空板的優(yōu)缺點(diǎn)

聚碳酸酯（PC）中空板具有以下特征：抗撞擊強(qiáng)度高，優(yōu)于玻璃，幾乎沒有破碎的危險(xiǎn)；質(zhì)量輕，是中空玻璃的1/10，大大降低了鋼結(jié)構(gòu)的承載；保溫隔熱性能好，本身具有中空玻璃的結(jié)構(gòu)及功能；安裝制作簡(jiǎn)單，可以冷彎成型，提高了設(shè)計(jì)安裝造型的隨意性；透光度高，不影響植物生長(zhǎng)所需要的光照。

在近些年的實(shí)際應(yīng)用中，各建造商使用PC中空板作為溫室覆蓋材料的意愿在逐漸下降。主要原因有，PC中空板的透光率衰減過快；黃化、脆化問題凸顯；在使用壽命上遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如玻璃。據(jù)在一定范圍內(nèi)的調(diào)查證實(shí)，真正使用到10年的應(yīng)用案例少之又少，一般短則3～4年，長(zhǎng)則5～6年就開始黃化、脆化，需要更換。不少溫室在用到10年時(shí)，已經(jīng)更換過1～2次，無形中增加了溫室的應(yīng)用成本。

性能評(píng)價(jià)方法和指標(biāo)

抗老化性和透光率、黃化率是判斷PC板好壞的關(guān)鍵因素，而抗老化性又決定了PC板的使用壽命。

抗老化性

眾所周知，有機(jī)化學(xué)材料的老化，主要是受紫外線照射和材料本身穩(wěn)定性的影響所致。那么，要保證PC板的抗老化性、一方面要保證原材料的穩(wěn)定性，另一方面要做好板材表面的抗紫外線（UV）保護(hù)層。

★ 穩(wěn)定性

原材料的穩(wěn)定性取決于2個(gè)方面。①原材料本身的質(zhì)量（是否添加回收料）；②不同板材原料配方及改善物理性能的添加劑。

★ 抗紫外線工藝

抗紫外線（UV）工藝技術(shù)直接影響PC板的使用壽命。對(duì)PC板抗UV保護(hù)層的具體做法進(jìn)行技術(shù)分析，目前有如下3種類型：

（1）把抗UV吸收劑涂覆在PC板表面，或以極低濃度的UV吸收劑添加在PC原料之中。這種工藝下的抗UV的持久性比較差。

（2）在線共擠抗UV技術(shù)。即以一定濃度的抗UV吸收劑添加在PC原料之中（一般濃度在5%～7%），以一定厚度（30～50 μm）共擠在PC板表層。在這種工藝下，PC板的抗UV效果大大提高。但是，① 由于抗UV吸收劑在PC原料中的濃度不可能過高，所以不能保證紫外線100%不能穿透；② 抗UV吸收劑本身也有質(zhì)量和壽命周期的限制，因此就決定了PC板的抗老化性能依然沒有絕對(duì)的保障；③ 一定厚度的抗UV共擠層中的UV吸收劑會(huì)對(duì)PC原料分子結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不良影響，嚴(yán)重時(shí)，形成PC原料分子鏈的斷裂，會(huì)出現(xiàn)板材脆化、抗撞擊強(qiáng)度降低等現(xiàn)象。以上不足是提高PC板持久透光率和長(zhǎng)久使用壽命難以突破的瓶頸。

（3）化學(xué)鍍層抗UV和熱固化技術(shù)。在20世紀(jì)90年代，美國(guó)GE公司研發(fā)出了一種新的抗UV工藝技術(shù)——化學(xué)鍍層抗UV和熱固化技術(shù)。這項(xiàng)新技術(shù)，是把高度穩(wěn)定的UV吸收材料和本征耐候材料組成的化學(xué)鍍層熱固化在PC板表層，保證更好的耐候性和更小的黃變；克服了共擠層技術(shù)所采用的UV吸收劑種類和濃度不同而導(dǎo)致耐候性能的巨大差異。這項(xiàng)新技術(shù)的出現(xiàn)，突破了有機(jī)化學(xué)材料抗UV技術(shù)提升的瓶頸，大大延長(zhǎng)了PC板的使用壽命，是PC板生產(chǎn)工藝技術(shù)的一次革新和飛躍。

從功能角度講，由于這種新型工藝技術(shù)的誕生，使得PC板的各種附加功能得以實(shí)現(xiàn)，即通過以化學(xué)鍍層的工藝技術(shù)，可以在PC板上做很多非導(dǎo)體材料的復(fù)加功能，例如，做石英鍍層以增加PC板表面的硬度和耐磨性能；做防滴露鍍層，使防滴露層熱固化在板材表面，不易脫落，延長(zhǎng)了防滴露層的使用壽命；做防紫外線或紅外線鍍層；做雙面抗UV鍍層；還可以做防塵易潔功能鍍層，等等?？傊瘜W(xué)鍍層工藝技術(shù)可以改善和增加PC板的性能和附加功能。這種抗UV技術(shù)生產(chǎn)的板材不僅可以100%阻擋紫外線，而且提高了PC板材表面的流平性和光潔度，改善和提高了板材的光學(xué)性能。即使是多層中空板，也不會(huì)出現(xiàn)視覺影像扭曲變形，如果做溫室立面用，也具有良好的視覺通透性。

化學(xué)鍍層抗UV與共擠層抗UV進(jìn)行比較，影響PC板抗UV共擠層效果的因素有很多，一是抗UV吸收劑本身的濃度不一樣；二是抗UV吸收劑本身的使用壽命不同；三是抗UV吸收劑本身的質(zhì)量層次不同；四是抗UV吸收劑混入PC原料和擠出的均勻度受設(shè)備的限制會(huì)有不同。因此，共擠抗UV工藝下的抗UV效果會(huì)有很大差別。另外，抗UV吸收劑本身應(yīng)是無色透明的，以目視觀察抗UV共擠層的顏色來辨別板材的抗UV功能是不科學(xué)的。

透光率與黃化率

聚碳酸酯（PC）中空板的透光率取決于以下因素：

★ 純凈的原材料；要選擇最好的、全新的、透光率高的原材料；

★ 各種添加劑的透光率要在98%以上；

★ 板材擠出后的平整度和表面光潔度要高。

聚碳酸酯（PC）中空板的透光率是溫室采光的重要條件。對(duì)于溫室而言，屋面采光材料雖然所占成本比例不是很大，但對(duì)溫室形象來說十分重要，是溫室的臉面；也是溫室采光應(yīng)用價(jià)值的重要體現(xiàn)。溫室的受益者是植物，植物最需要的是溫度和陽光；而對(duì)溫室覆蓋材料最主要的要求是透光率。

沙伯基礎(chǔ)創(chuàng)新塑料研發(fā)中心（原美國(guó)GE研發(fā)中心）對(duì)不同工藝的產(chǎn)品進(jìn)行的抗老化檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果從圖1可以看出，沒有抗UV共擠層的產(chǎn)品會(huì)很快老化，一般不會(huì)超過3年時(shí)間；有抗UV共擠層的壽命有了很大提升，可以延長(zhǎng)到10年黃化指數(shù)?Yi不超過10；而沙伯基礎(chǔ)創(chuàng)新塑料化學(xué)鍍層抗UV的產(chǎn)品，10年黃化指數(shù)?Yi不超過2，透光率衰減，10年也不超過2%。

產(chǎn)品黃化就意味著透光率在衰減，產(chǎn)品開始老化。因此，只有提高產(chǎn)品的抗老化性能，降低黃化率，才能保持產(chǎn)品的良好透光率。

如果PC板能夠長(zhǎng)期保持良好的透光率和穩(wěn)定的機(jī)械穩(wěn)性能，其他方面又優(yōu)于普通玻璃或中空玻璃，不失是一種優(yōu)異的溫室采光覆蓋材料。

應(yīng)用實(shí)踐

國(guó)際、國(guó)內(nèi)聚碳酸酯（PC）板同類產(chǎn)品有很多，如：以色列的登普、魄麗佳、帕拉姆、原德國(guó)的拜耳（現(xiàn)在的科思創(chuàng)）、臺(tái)灣的尚亞、高峰、力佳龍等，國(guó)內(nèi)目前也有幾十個(gè)品牌，每個(gè)品牌都各有特色，不一一列舉。在此，僅以沙伯基礎(chǔ)創(chuàng)新塑料（中國(guó)）有限公司的PC板產(chǎn)品為例進(jìn)行分析。沙伯基礎(chǔ)創(chuàng)新塑料的產(chǎn)品就是原美國(guó)通用電氣（GE）公司塑料集團(tuán)的產(chǎn)品。美國(guó)（GE）公司于1953年率先研發(fā)出聚碳酸酯（PC）原料，并很快進(jìn)入產(chǎn)品深加工和應(yīng)用進(jìn)程。在20世紀(jì)70年代初，就已經(jīng)應(yīng)用于采光材料（實(shí)心板和中空板）的生產(chǎn)制造，至今已有40多年的產(chǎn)品生產(chǎn)歷史，目前已獲得1萬多項(xiàng)國(guó)際專利。產(chǎn)品品種達(dá)上百種，還有很多創(chuàng)新產(chǎn)品，例如：自潔型防滴露板、防紅外線高隔熱型中空板、磨砂型光擴(kuò)散多層結(jié)構(gòu)板、之字形高透光率結(jié)構(gòu)板、與柔性太陽能板復(fù)合的光電復(fù)合板，等等。

在國(guó)外，沙特基礎(chǔ)（原GE公司）PC板應(yīng)用20～30年的案例有很多，僅以荷蘭阿姆斯特丹體育館屋面作為典型案例分析。2010年，荷蘭阿姆斯特丹體育館屋面已經(jīng)使用了15年，經(jīng)歐洲權(quán)威第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)TNO進(jìn)行實(shí)地抽樣檢測(cè)，與初始產(chǎn)品數(shù)值相比，板材透光率衰減小于等于1.12%；板材黃化指數(shù)?Yi=1.31。以此數(shù)據(jù)推理，如

10 mm透明中空板新板初始透光率為80%，按此衰減數(shù)值，15年之后是78.88%（有的新板初始透光率也可能是78%），30年之后板材的透光率為77.76%。依據(jù)目前我國(guó)常規(guī)的10年質(zhì)保標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)（10年時(shí)，板材透光率衰減小于等于6%；板材黃化指數(shù)不大于?Yi=10）推算，至少還要經(jīng)過

10年板材的透光率才會(huì)衰減到此限值。這個(gè)檢測(cè)結(jié)果標(biāo)志著沙伯基礎(chǔ)創(chuàng)新塑料公司的PC板產(chǎn)品進(jìn)入了半永久性（25年）建筑采光材料的行列。

在我國(guó)，沙伯基礎(chǔ)創(chuàng)新塑料公司（原美國(guó)GE）比較早的產(chǎn)品應(yīng)用案例有1998年王府井東面的東方廣場(chǎng)，（GE16mm透明中空板）；2001年，北京花鄉(xiāng)花卉產(chǎn)業(yè)園花卉市場(chǎng)溫室（15000 m2 GE6mm透明中空防滴露板），已經(jīng)歷了15年以上時(shí)間，目視PC板透光率沒有明顯變化，至今仍然在使用之中。

自潔型防滴露板得到了客戶的歡迎，自2012年以來，相繼建立了國(guó)際花卉文化城溫室、2014世界種子大會(huì)溫室、中糧集團(tuán)智慧農(nóng)場(chǎng)溫室等典型應(yīng)用案例。從應(yīng)用情況看，效果還是比較明顯的。經(jīng)過了幾年的時(shí)間，目視透光率沒有變化，特別是在雨后，板材表面十分清潔。無論是頂面還是立面，均通透性良好。

結(jié)束語

綜上所述，聚碳酸酯（PC）中空板作為溫室屋面采光材料是很好的選擇。但是，就像其他產(chǎn)品一樣，PC板也存在質(zhì)量上的差異。做好產(chǎn)品的選擇是保證溫室工程質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。一味追求低成本和低價(jià)格的產(chǎn)品是很難做到“品質(zhì)兼優(yōu)”的，或者說低于成本價(jià)值的產(chǎn)品是不可能做到真實(shí)的質(zhì)量保證的。

先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓そ尘袷钱a(chǎn)品質(zhì)量的唯一保證。這就要求從業(yè)者們，對(duì)產(chǎn)品的選擇要采取科學(xué)的態(tài)度；對(duì)產(chǎn)品的分析要采取科學(xué)的方法，對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量要進(jìn)行科學(xué)的分析，對(duì)產(chǎn)品的保證要落實(shí)到具體數(shù)據(jù)，對(duì)產(chǎn)品的價(jià)格要進(jìn)行性能和價(jià)值對(duì)比。這樣，既是對(duì)自己負(fù)責(zé)，也是對(duì)客戶負(fù)責(zé)，更是對(duì)項(xiàng)目工程負(fù)責(zé)。