Пропускание ультрафиолета материалами. Материалы для теплицы

В обыденной жизни мы часто пользуемся готовыми блоками знаний, полученными ещё в детстве, нередко в школе. Мы практически не анализируем их, априори считая их бесспорными, не требующими ни дополнительных доказательств, ни анализа. И если спросить нас, к примеру, пропускает ли стекло ультрафиолет, большинство уверенно ответит: "Нет, не пропускает, мы это ещё в школе запомнили!".

Но однажды появится наш друг и скажет: "Знаешь, я вчера весь день провёл за рулём, солнце было нещадное, всё предплечье со стороны окна загорело!" И в ответ на скептическую улыбку закатает рукав рубашки, демонстрируя покрасневшую кожу... Так разрушаются стереотипы, и человек вспоминает, что по природе своей он - исследователь.

И всё же - как быть с нашим вопросом? Ведь мы знаем, что именно ультрафиолет является причиной загара кожи у людей. Ответ не так уж однозначен, как поначалу может показаться. И он будет звучать так: "Смотря, какое стекло и какой ультрафиолет!"

Свойства ультрафиолетовых лучей

Ультрафиолетовое излучение имеет длину волн примерно от 10 до 400 нм. Это довольно большой разброс, и, соответственно, лучи в разных частях этого диапазона будут иметь различные свойства. Физики делят весь ультрафиолетовый спектр на три разных типа:

1. Тип С или жёсткое УФ излучение . Характеризуется длиной волны от 100 до 280 нм. Это излучение не зря получило своё название, оно крайне опасно для человека, приводит к раку кожи или быстрому ожогу глаз. К счастью, лучи диапазона практически полностью задерживаются атмосферой Земли. Человек может столкнуться с ними только очень высоко в горах, но и здесь они крайне ослаблены.
2. Тип В или среднее УФ излучение . Длина его волн - от 280 до 315 нм. Ласковыми к человеку эти лучи тоже не назовёшь, они похожи своими свойствами на предыдущий тип, но всё же действуют менее губительно. Как и тип С, они также теряются в атмосфере, но задерживаются ею слабее. Поэтому 20% из них всё же доходят до поверхности планеты. Именно лучи этого типа приводят к появлению на нашей коже загара. Но это излучение не способно проникнуть сквозь обычное стекло.
3. Тип А или мягкое УФ излучение . От 315 до 400 нм. Атмосфера ему нипочём, и оно беспрепятственно проходит до уровня океана, иногда проникая даже сквозь лёгкую одежду. Это излучение отлично преодолевает слой обычного оконного стекла, появляясь в наших квартирах и офисах, приводя к выгоранию обоев, ковров и поверхности мебели. Но "лучи А" никак не могут привести к загару кожи у человека!

Правда, выделяется ещё и экстремальный ультрафиолет с длиной волны ниже 100 нанометров, но он проявляет себя только в условиях, близких к вакууму, и в условиях земной поверхности им можно пренебречь.

А что же ответить своему другу-автомобилисту? Почему загорело его предплечье?

Разные типы стёкол

И здесь мы подходим ко второй части нашего ответа: "Смотря, какое стекло!" Ведь стёкла бывают разные: и по составу, и по толщине. Например, кварцевое пропускает сквозь себя все три типа УФ излучений. Такая же картина наблюдается при использовании оргстекла.
А силикатное, применяемое в оконных рамах, да и в автомобилях, пропускает только "мягкое излучение".

Впрочем, здесь имеется одно важное "НО"! Если стекло очень тонкое или очень прозрачное, качественно отшлифованное (как в случае с автомобилем), оно пропустит и малую долю "излучения В", ответственного за наш загар. Этого не хватит, чтобы загореть, постояв возле окна часик. Но если водитель провёл за рулём много часов, подставляя кожу солнцу, то она загорит даже сквозь закрытые стёкла. Особенно, если кожа нежная, а дело происходит высоко по отношению к уровню моря.

И теперь, услышав вопрос, проходит ли через стекло ультрафиолет, мы сможем ответить весьма неодносложно - проходит, но только в ограниченной части спектра, и только если говорить об обычном оконном стекле.

Чтобы ответить на этот вопрос, разберемся с природой такого явления, как ультрафиолет, и с природой такого материала, как оргстекло.

Пока мы не подошли к подробным характеристикам, мы ответим на вопрос - Оргстекло пропускает ультрафиолет? Да пропускает!

Ультрафиолетовое излучение - это лучи, которые по длине волны располагаются сразу за видимым спектром. Диапазон длин волн для ультрафиолета составляет 10-400 нм. Диапазон 10-200 нм называют вакуумным или "дальним", так как лучи с такой длиной волны присутствуют исключительно в космическом пространстве и поглощаются атмосферой планеты. Оставшуюся часть диапазона называют "ближним" ультрафиолетом которые подразделяют 3 категории излучений:

• длина волны 200-290 нм - коротковолновое;
• длина волны 290-350 нм - средневолновое;
• длина волны 350-400 нм - длинноволновое.

Каждый тип ультрафиолетового излучение производит различное воздействие на живые организмы. Коротковолновое - наиболее высокоэнергетичное излучение, повреждает биомолекулы, вызывает разрушение ДНК. Средневолновое - вызывает ожоги кожного покрова у человека, растения переносят кратковременное облучение без последствий, но при длительном происходит угнетение жизненных фенкций и гибель.

Длинноволновое - практически безвредно жизнедеятельности организма человека, безопасно и полезно для растений. Диапазон коротковолнового ультрафиолета и часть спектра средневолнового диапазона поглощает наша "защитная броня" - озоновый слой. До поверхности планеты, среды обитания живых существ и растений, добирается часть диапазона средневолнового излучения и весь длинноволновой диапазон, т.е. спектр полезных лучей и не вредящих при непродолжительном облучении.

Оргстекло - это химическая синтетическая полимерная структура метилметакрилата, представляет собой прозрачный пластик. Светопропускание несколько ниже чем у обыкновенного силикатного стекла, легко поддается механической обработке, небольшой вес. Оргстекло неустойчиво к воздействию некоторых растворителей - ацетона, бензола и спиртов. Производится на основе стандартного химического состава. Отличия марок и производителей заключаются в придании специфических свойств: ударопрочности, теплостойкости, защиты от УФ-излучения и т.д.

Стандартное оргстекло пропускает ультрафиолет. Его излучения и характеризуется коэффициентом пропускания:

• не более 1%, для длины волны 350 нм;
• не менее 70%, для длины волны 400нм.

Т.е. оргстекло пропускает только длинноволновое излучение, у самой границы диапазона длин волн, наиболее безопасное и наиболее полезное для живых организмов.

Стоит отметить, что у оргстекла невысокая устойчивость к механическому воздействию. Со временем, при попадании на него абразивных частиц, в процессе очистки поверхность повреждается, стекло приобретает матовость и снижает свою способность к пропусканию как видимого света, так и ультрафиолетового излучения.

На страницах данного информационного ресурса уже отмечалась необходимость защиты изделий из полиэтилена, в частности полуфабрикатов (полиэтиленовых стержней, листов, плит и т.д.) из полиэтилена различных марок, а также других материалов семейства полиолефины, от вредного воздействия УФ - излучения, при эксплуатации изделий на открытом воздухе.

Вредное воздействие УФ - излучения выражается в изменении цвета материала (выцветании), а также в изменении его механических свойств - материал становится хрупким и растрескивается, даже без механической нагрузки.

Следует отметить что эти процессы (выцветание и изменение механических свойств) не связаны между собой - выцветание характеризует, прежде всего, стойкость красителей, используемых при производстве материалов, и поэтому потеря оригинального цвета изделия далеко не всегда означает изменение механических свойств материала.

Как уже отмечалось выше, для придания стойкости полиолефинов к воздействию УФ - излучения в их состав в процессе производства вводят специальные УФ - стабилизаторы (HALS - ингибиторы).

В целом можно сказать, что устойчивость материала к воздействию УФ - излучению, и, следовательно, срок службы изделий, зависит от количества и эффективности используемых УФ - стабилизаторов, а также от интенсивности УФ - излучения - в более высоких широтах интенсивность УФ - излучения ниже, чем в более низких. Дополнительно интенсивность УФ - излучения может усиливать, например, его отражение от водной поверхности.

Сочетание стабилизаторов и красителей, вводимых в состав материала, также может оказывать значительное воздействие на срок службы изделий, например вводимый в состав изделий из полиэтилена краситель на основе сажи сам по себе является хорошим УФ - стабилизатором, поэтому срок службы изделий из полиэтилена черного цвета является наибольшим.

Ведущие производители инженерных термопластов регулярно проводят тестирование производимых материалов для определения влияния УФ - излучения на их свойства. В целом можно сказать, что целевым показателем срока, в течение которого не должно происходить значительного изменения свойств материалов является 10 лет.

Однако с учетом того, что как уже отмечалось выше, интенсивность УФ - излучения для разных климатических зон различна, для мест высокой интенсивностью излучения реально достижимая величина этого показателя может быть значительно ниже.

С другой стороны, для изделий, в состав которых введен краситель на основе сажи, срок эксплуатации может быть значительно выше - в среднем до 20 лет, без значительных изменений свойств материала.

Отдельно стоит остановиться на вопросе выцветания материала. Данных эффект может наблюдаться в большей или меньшей степени, в зависимости от интенсивности УФ - излучения и стойкости применяемых красителей. При этом, стойкость применяемых в последнее время органических красителей, как правило, значительно ниже стойкости красителей на основе тяжелых металлов (например, кадмия). Поэтому далеко не всегда более современные материалы являются более устойчивыми к выцветанию.

Когда говорят о теплицах, то чаще всего представляют себе в качестве покрытий стекло, хотя в настоящее время в Европе стекло вряд ли можно назвать самым популярным материалом. Для покрытий подойдет любой прозрачный материал - стекло или пластик, - который будет пропускать как можно больше света и удерживать тепло. Теплица должна улавливать свет. Солнечный свет и тепло достигают поверхности земли в виде коротковолнового излучения. Различают прямое излучение (например, в безоблачный день), а также диффузное излучение, на наших широтах в теплицах наиболее частое. Причинами диффузного излучения могут быть, например, облака, атмосферные помехи, а также загрязненность атмосферы. К этому добавляются отраженные лучи, которые "отбрасываются" от предметов. В теплицах солнечное излучение используется даже дважды: во-первых, для накапливания тепла, во-вторых - для фотосинтеза, то есть для создания в растениях органических веществ.

Использование парникового эффекта для удержания тепла

Когда солнечное излучение - прямое, диффузное или отраженное - проходит сквозь прозрачные материалы - это процесс коротковолнового излучения. Предметами внутри теплицы коротковолновые лучи абсорбируются и отражаются, а затем передаются как длинноволновое тепловое излучение. Стекло, акриловые или поликарбонатные покрытия препятствуют выходу этого вновь образованного излучения. В результате в теплице повышается температура. Пленка, напротив, пропускает часть тепловых лучей наружу.

Парниковый или тепличный эффект каждый из нас испытывал на себе, например, оставляя на солнце автомобиль, после чего внутри машины температура сильно повышается именно потому, что тепло не имеет выхода наружу. Чтобы использовать тепло, которое появляется в результате парникового эффекта, нужно знать, как распределяется температура внутри теплицы. Сначала тепло всегда, независимо от того, в каком направлении оно распространяется, стремится к наиболее холодному месту. Это называют теплопроводностью. О теплопроводности дерева, стали и алюминия мы уже писали. Однако не менее важно учитывать теплопроводность стен, почвы или фундамента. Кроме того следует принимать во внимание конвекцию воздуха.

Теплопроводность предмета обозначается величиной К (коэффициентом Фикентшера). Чем ниже величина К, тем лучше его изолирующие свойства.

Конвекция воздуха и теплопроводность материалов опосредованным образом определяют и выбор места (например, с учетом проблемы с ветром). Теплый воздух поднимается, холодный - опускается. На конвекцию и теплопроводность негативно влияет скорость ветра. Чем больше разница между внешней и внутренней температурой, тем больше тепла проникает наружу через поверхность теплицы. Величина К остекления сказывается на затратах на обогрев теплицы. Относительно сохранения тепла в теплицах следует коснуться еще одного понятия: теплового излучения . Это волны, которые передаются непосредственно от одного тела другому. При этом можно использовать тепло, накапливающееся в твердых телах, например в емкости с водой, стенах и облицовке полов.

Темные предметы поглощают больше тепла, чем светлые , так как они не отражают солнечные лучи, а передают их, например ночью, окружающей среде.

Исходя из вышеизложенного, рассмотрим некоторые материалы в качестве покрытия теплиц.

Пленка

Помните, что любая пленка загрязняет окружающую среду, даже если она используется в течение трех или пяти лет! Промышленным теплицам не обойтись без пленок, хотя бы из-за их дешевизны, однако садоводы-любители используют их не так часто: для защиты растений от морозов и вредных насекомых или для более раннего получения урожая. Прежде чем использовать пленку для теплицы, подумайте, так ли это необходимо. Для маленьких теплиц или парников предлагается чаще всего два вида пленок :

Полиэтиленовая пленка - дешевая, но недостаточно прочная и долговечная, для защиты от ультрафиолетового излучения проводят специальную стабилизирующую обработку. В саду лучше пользоваться только стабилизированной пленкой, другие виды пленок быстро рвутся, на свету - уже через несколько недель. Прочность пленок, используемых для парников или теплиц, повышается за счет волокон в виде сетки, вплетенных в материал пленки. Поэтому такие пленки называются сетками. В продаже имеются даже сетки, которые дополнительно оклеены пленкой, образуя воздушную подушку.

Однако все эти усовершенствования снижают способность пленки пропускать свет. Полиэтиленовые пленки пропускают ультрафиолетовые лучи, но в недостаточной степени, если пленки стабилизированы ультрафиолетовыми лучами. К сожалению, пленки пропускают наружу и тепло. Исключением являются полиэтиленовые пленки, содержащие добавки и в результате не пропускающие длинноволновые лучи. Полиэтиленовые пленки не создают проблем как в уходе, так и относительно внешней среды. Этого нельзя сказать о более прочной поливиниловой пленке . Хотя поливиниловая пленка не пропукает ультрафиолетовых лучей, она препятствует и прохождению тепловых лучей. На определенные овощные культуры это влияет положительно и ведет к их росту. Однако переработать отходы этой пленки очень сложно. Это нужно учитывать тем, кого беспокоит состояние окружающей среды. Покупая пленку, обязательно следует удостовериться в ее прочности. В настоящее время многи производители дают гарантии пленке на три года и более.

Стекло

Если вы хотите, чтобы ваша теплица пропускала от 89 до 92% света, то вряд ли вам удастся найти альтернативу стеклу. Для строительства теплиц используются такие сорта стекла, как полированное (светлое, гладкое) и светопрозрачное . При этом полированное стекло ровное и гладкое с обеих сторон, а светопрозрачное стекло с одной стороны "хрящеобразное" ("хрящеобразную" сторону светопрозрачного стекла укладывают внутрь!). За счет такой поверхности свет внутри теплицы лучше рассеивается. Однако исследования Ганноверского института показали, что разница между рассеиванием света через полированное и светопрозрачное стекло минимальна.

Стеклянные пластины поставляются стандартных размеров. Стекло лучше вставлять большими пластинами. Стекло толщиной менее 3 мм из соображений безопасности тоже лучше не использовать. Стекло толщиной от 4 мм обеспечивает безопасность и необходимую равномерную изоляцию. Как дополнительную защиту от морозов можно вставить пленку с "пупырышками". Однако следует учесть, что такая пленка легко пачкается и не практична для регионов с длительными морозными периодами. Для лучшей теплоизоляции следует воспользоваться двойным остекленением : устанавливаются двойные рамы, стекла в которых отделяются друг от друга промежуточными опорными брусками. Нужно предусмотреть возможность вынимать внутреннее стекло для очистки. В настоящее время обычно применяются сварные или клеевые, иногда для лучшей изоляции наполненные углекислым газом стекла, которые не загрязняются изнутри. Хотя светопроницаемость стекол от этого значительно ухудшается, теплоизоляция сравнима с двойным остеклением (толщиной 16мм).

На фото - алюминиевая теплица с полупрозрачным стеклом и большими форточками.

Изолирующее стекло зачастую используется для боковых стенок теплиц, при этом из теплицы можно наблюдать сад или из сада видеть растения в теплице. Для крыш использование такого стекла чаще всего невозможно из-за статических причин.

Двойные гофрированные стекла

Постепенно этот материал стал самым популярным для тех, кто строит качественные теплицы.

К сожалению, под этим наименованием предлагается множество продукции самого разного качества. Толщина стекол колеблется между 4 и 32 мм. Наряду с двойными стеклами иногда предлагают тройные. Качество двойных или тройных стекол различается в зависимости от производителей, различны также ширина пластин, форма гофрировки и толщина стекла. Стоимость стекла тоже различна. Для всех стекол существуют свои инструкции по монтажу, которые обязательно следует учитывать, иначе вы лишаетесь гарантии качества.

Двойные гофрированные пластины нужно тщательно загерметизировать, чтобы внизу скапливался конденсат. Тщательная обработка пластин в дальнейшем гарантирует их чистоту.

При монтаже сторона с противохолодовым покрытием укладывается вниз. Защитную пленку удаляйте в самый последний момент. Силикон может повредить двойным гофрированным пластинам, поэтому обязательно придерживайтесь указаний фирм-производителей! Обязательно загерметизируйте детали конструкции.

Большинство производителей предлагают в основном два вида стекла: поликарбонатное и акриловое стекло, первое известно также под названием оргстекла, а второе - плексигласа. В зависимости от толщины пластины различаются и изолирующие свойства стекла. Оба вида пластин прозрачные и поэтому хорошо подходят для разведения растений.

С помощью двойного гофрированного стекла можно сэкономить до 40% энергии, а с помощью тройного стекла - даже 50%.

Для герметизации в продаже имеются специальные планки или клеевые биндеры. Не загерметизированные пластины загрязняются и зарастают водорослями. Для изоляции используются герметизаторы только определенного вида (резиновые или пластиковые) или замазки. Теперь рассмотрим различия между этими материалами. Поликарбонад - более растяжимый, мягкий ударостойкий, почти небьющийся и более подходящий для больших пролетов и изгибов материал. Однако он пропускает только часть ультрафиолетовых лучей. Степень светопрозрачности (при толщине 16 мм) составляет 77%. Акрил - более хрупкий материал, причем его прочность уменьшается при понижении температуры и под воздействием града. Однако ультрафиолетовые лучи в важном для растений диапазоне проникают сквозь этот пластик беспрепятственно. Светопроницаемость (при толщине 16 мм) составляет 86%. Пластины предлагаются различной ширины и толщины. При покупке следует учитывать размер пролетов. Пластина толщиной 6 мм под сильным напором ветра прогибается, если пролет больше 50 см. Если такая пластина удерживается только скобами, сильный ветер без труда может повредить теплицу. При наличии пластин толщиной 16 мм пролет может достигать одного метра. В этом случае пластины следует закрепить с помощью резиновых или пластиковых герметизаторов по всей длине.

Благодаря профилям с пенонаполнителем можно обеспечить хорошую теплоизоляцию.

При наличии специальных австрийских акриловых пластин толщиной 20 мм можно вообще отказаться от переплетов: они монтируются по принципу паз-шип и в результате обретают необходимую устойчивость.

Полимерный пластик характеризуется прочностью, практичностью, долговечностью и легкостью монтажа. При этом срок эксплуатации материала зависит от его технических характеристик. Сегодня мы рассмотрим столь актуальную для многих строителей и огородников тему, как пропускает ли поликарбонат ультрафиолетовые лучи.

Ультрафиолетовая защита

Поликарбонат считается одним из самых прочных и крепких полимеров. Однако данный материал разрушается под воздействием солнечных лучей. Так, листы полимерного пластика, используемые для обшивки тепличных сооружений, садовых оранжерей, беседок, веранд, террас и других открытых строений, быстро приходят в негодность. Спустя 2-3 года от момента возведения постройки обшивка полностью теряет свои первоначальные физические свойства и качества.

Поликарбонат не пропускает УФ лучи, что делает его идеальным материалом для обшивки теплицы

Изготовители полимерного пластика нашли способ повысить уровень износостойкости материала. Поликарбонат стали изготавливать со специальным ультрафиолетовым покрытием. Защитный слой представлял собой некие стабилизаторы-гранулы, которые добавлялись в материал при первичной обработке. К сожалению, применение подобного рода технологий требует значительного капиталовложения. Соответственно возрастает стоимость строительного материала.

В настоящее время полимерный пластик изготавливается с тонким ультрафиолетовым покрытием, которое так и называют - УФ-защита.

Существует два способа нанесения ультрафиолетового слоя:

1. Напыление. Поверхность панели полимерного пластика покрывается тонким слоем специального раствора, который внешне похож на промышленную краску. Данный метод имеет существенные недостатки. В процессе транспортирования, монтажа и эксплуатации полотна защитный слой стирается, в результате чего полимер становится непригодным к эксплуатации. Нанесенная в виде напыления, УФ-защита неустойчива к атмосферным осадкам и механическим воздействиям извне.
2. Экструзионная защита от прямых солнечных лучей. Специальный слой, предотвращающий разрушение полимера, вживляется в поверхность поликарбонатной панели. Полотно устойчиво к физическим и химическим повреждениям, а также различным атмосферным явлениям. Срок эксплуатации поликарбоната с экструзионной защитой от солнца составляет 20-25 лет.

Из этого видео вы узнаете, какая бывает защита от ультрафиолета у сотового поликарбоната.

Правила выбора

Многие интересуются, как определить наличие УФ-покрытия на поверхности листа полимерного пластика.

Ответственные производители наклеивают защитную пленку на листы поликарбоната. Прозрачный бесцветный полиэтилен говорит о том, что с данной стороны панели защита от солнца отсутствует. Прозрачная цветная пленка - первый ориентир наличия защитного ультрафиолетового слоя.

• название и тип строительного материала;
• технические характеристики поликарбоната;
• рекомендации об особенностях погрузки, разгрузки, транспортирования, монтажа и ухода за полимером;
• сведения о компании-изготовителе.

Зачастую маркировка наносится на цветной полиэтилен, который помогает избежать царапин, вмятин, сколов и трещин внешней стороны поликарбоната.

Если пленка отсутствует, поверните полимер к солнцу. Сторона с ультрафиолетовым покрытием отражает характерные фиолетовые блики на солнце.

При выборе строительного материала, в том числе и полимерного пластика, нужно ориентироваться на технические свойства и качества материала.

Поликарбонат с защитой ультрафиолетового типа является гарантией долговечности и прочности обшивки строения.

Материал из архива журнала Uleyrus. Цены, нормы и модели техники меняются: перед покупкой и работами сверяйтесь с инструкцией производителя и официальными источниками. Нашли ошибку - напишите на admin@uleyrus.cc.