Co je PMMA?

PMMA je zkratka polymethylmethakrylátu, který je známý také jako akrylát nebo lidově plexisklo. Jedná se o transparentní nebo mléčný a barevný termoplastický materiál, který se používá v mnoha různých aplikacích, zejména v oblasti plastových výrobků, jako jsou akrylová skla, plastové desky, čočky brýlí, výrobky pro stavebnictví a v oblasti osvětlovací techniky se PMMA používá pro optické prvky a difuzory svítidel.

V osvětlovací technice je PMMA zajímavé především tím, že může být nejen dokonale čiré, ale také mléčné, matné nebo speciálně upravené tak, aby rozptylovalo světlo LED a vytvořilo rovnoměrně svítící plochu.

Co je PMMA?

PMMA neboli polymethylmethakrylát je syntetický polymer patřící mezi termoplasty. To znamená, že jej lze při zvýšené teplotě změkčit a následně tvarovat.

Materiál může být vyráběn jako:

• zcela čirý,
• průsvitný,
• mléčný,
• matný nebo satinovaný,
• barevný,
• fluorescenční,
• nebo se speciálními optickými vlastnostmi.

Právě možnost přesně ovlivňovat propustnost, rozptyl a vedení světla dělá z PMMA velmi důležitý materiál pro osvětlovací techniku.

Jak vzniká PMMA a co je MMA?

PMMA vzniká polymerací monomeru označovaného jako MMA – methylmethakrylát.

Jednotlivé molekuly MMA se při polymeraci spojují do dlouhých makromolekulárních řetězců. Výsledkem je pevný transparentní polymer s vlastnostmi výrazně odlišnými od výchozí kapalné suroviny.

Proto není správné zaměňovat zkratky MMA a PMMA. MMA je výchozí monomer, zatímco PMMA je výsledný polymerní materiál.

Je PMMA totéž co plexisklo?

V běžné řeči se PMMA velmi často označuje jako plexisklo, akrylátové sklo nebo jednoduše akrylát.

Technicky je ale dobré mezi těmito pojmy rozlišovat.

V běžném rozhovoru tedy výraz „plexisklo“ většina lidí pochopí správně, ale při technickém popisu materiálu je přesnější používat označení PMMA.

Jaké má PMMA vlastnosti?

PMMA se používá v mnoha oborech právě díky zajímavé kombinaci optických, mechanických a technologických vlastností.

Mezi jeho hlavní výhody patří:

• velmi vysoká světelná propustnost čirých variant,
• výborná optická čistota,
• dobrá odolnost vůči UV záření a povětrnosti,
• nižší hmotnost než u skla,
• dobrá povrchová tvrdost ve srovnání s řadou jiných termoplastů,
• možnost barvení a vytváření různých optických struktur,
• možnost obrábění, řezání a tvarování,
• a dobrá recyklovatelnost.

PMMA má hustotu přibližně 1,19 g/cm³. Běžné sklo má hustotu přibližně dvojnásobnou, takže stejně velká PMMA deska může být výrazně lehčí.

Stejně jako každý materiál má ale PMMA i omezení. Je například citlivější na poškrábání než sklo a jeho mechanické a teplotní vlastnosti jsou jiné než u kovů nebo minerálního skla.

Jak dobře PMMA propouští světlo?

Jednou z nejzajímavějších vlastností čirého PMMA je jeho velmi vysoká propustnost viditelného světla.

U kvalitních čirých desek lze dosahovat světelné propustnosti přibližně:

Konkrétní hodnota vždy závisí na:

• typu PMMA,
• tloušťce materiálu,
• barvě,
• povrchové úpravě,
• úhlu dopadu světla,
• a požadovaných optických vlastnostech.

U čirého PMMA se část světla ztrácí především odrazem na jeho površích a malá část absorpcí uvnitř materiálu.

U difuzního PMMA ale samotná vysoká propustnost není jediným cílem. Materiál musí světlo zároveň vhodně rozptýlit.

Proč se PMMA používá jako difuzor svítidla?

U LED svítidel máme velké množství velmi malých a lokálně intenzivních LED diod. Bez optického krytu by byly jednotlivé světelné body často viditelné.

Difuzor z vhodně upraveného PMMA světlo rozptyluje a pomáhá vytvořit větší rovnoměrně svítící plochu.

Dobře navržený difuzor pomáhá:

• skrýt jednotlivé LED body,
• omezit lokální vysoké jasy,
• rovnoměrněji rozložit světlo po ploše,
• chránit LED modul před nečistotami a dotykem,
• a vytvořit čistý vzhled celého svítidla.

Výrobci PMMA proto nabízejí i speciální varianty vyvinuté přímo pro LED aplikace, u kterých je optimalizovaný poměr mezi světelnou propustností a rozptylem.

Propustnost a rozptyl světla nejsou totéž

U difuzorů jsou důležité dvě různé vlastnosti, které se někdy zaměňují.

Čirá PMMA deska může mít velmi vysokou propustnost, ale téměř vůbec neskrývat LED body. Silně difuzní mléčný materiál je naopak může výborně homogenizovat, ale část světla se při průchodu ztratí.

Výsledná účinnost svítidla proto závisí nejen na LED modulu, ale také na optických vlastnostech použitého difuzoru.

PMMA jako světlovodný materiál

PMMA nemusí světlo pouze propouštět nebo rozptylovat. Díky svému indexu lomu jej lze využívat také pro vedení světla pomocí úplného vnitřního odrazu.

Na tomto principu fungují například některé:

• světlovodné desky,
• podsvícené panely,
• displeje,
• světelné reklamní prvky,
• a speciální optické systémy svítidel.

Do transparentní desky lze světlo přivést například její hranou a pomocí speciálních struktur jej následně rovnoměrně vyvést z celé plochy.

Odolnost PMMA vůči UV a stárnutí

PMMA má oproti řadě jiných běžných termoplastů velmi dobrou odolnost vůči UV záření a povětrnostním vlivům.

To je důležité především u optických aplikací, protože degradace plastu se může projevit:

• žloutnutím,
• ztrátou průhlednosti,
• změnou barevnosti,
• křehnutím,
• nebo změnou mechanických vlastností.

Kvalitní PMMA je proto vhodné i pro dlouhodobé optické použití. Přesná odolnost však vždy závisí na konkrétním typu a formulaci materiálu.

PMMA, teplota a tepelná roztažnost

PMMA se při změně teploty rozměrově mění výrazněji než například sklo nebo kov.

Typický koeficient lineární tepelné roztažnosti běžného PMMA je přibližně:

U desky dlouhé 1 metr tak může při změně teploty o 30 °C dojít teoreticky k délkové změně přibližně:

Tepelnou roztažnost je proto potřeba zohlednit při konstrukci větších krytů, difuzorů nebo světlovodných desek. Materiál nesmí být mechanicky sevřen tak, aby se při změnách teploty nemohl bezpečně rozpínat.

Důležitá je také maximální provozní teplota konkrétního PMMA. Ta se může lišit podle typu materiálu a způsobu zatížení, proto je vždy rozhodující technický list konkrétní desky.

PMMA vs. sklo a polykarbonát

PMMA se často porovnává především s minerálním sklem a polykarbonátem – PC. Žádný z těchto materiálů není univerzálně nejlepší; každý má jiné vlastnosti.

Pro optický difuzor LED svítidla je PMMA velmi zajímavé právě kombinací nízké hmotnosti, optických vlastností, UV stability a možnosti vytvořit přesně požadovaný rozptyl.

Lité a extrudované PMMA

PMMA desky se vyrábějí především dvěma základními technologiemi.

Oba typy jsou stále PMMA, ale mohou se lišit například:

• rozměrovými tolerancemi,
• chováním při obrábění,
• tepelném tvarování,
• vnitřním pnutím,
• a nabídkou speciálních optických variant.

Volba proto vždy závisí na konkrétní aplikaci.

Jaký je rozdíl mezi PMMA a R-MMA?

R-MMA je recyklovaný materiál založený na PMMA. Písmeno R zde označuje recyklovaný původ suroviny.

U kvalitně provedené recyklace lze získat materiál s optickými a technologickými vlastnostmi vhodnými i pro náročné světelné aplikace.

Recyklované PMMA může vznikat například z výrobních odřezků nebo staršího PMMA materiálu, který je zpracován a vrácen zpět do materiálového cyklu.

Podrobnější proces výroby a environmentální vlastnosti materiálu, který používáme u našich svítidel, vysvětlujeme v samostatném hesle R-MMA a v článku Difuzory ze 100% recyklovaného materiálu.

PMMA u svítidel lampax

U dřevěných svítidel lampax používáme PMMA především pro výrobu světelných difuzorů.

Nepoužíváme však běžné panenské PMMA. Difuzory vyrábíme z 100% recyklovaného akrylátu R-MMA vyráběného v Itálii.

Materiál jsme zvolili hlavně kvůli kombinaci:

• dobrých optických vlastností,
• rovnoměrného rozptylu světla,
• nízké hmotnosti,
• odolnosti a dlouhé životnosti,
• matného satinovaného povrchu,
• a výrazně nižšího environmentálního dopadu oproti panenskému materiálu podle údajů výrobce používaných desek.

Satinovaný povrch pomáhá rozptylovat světlo velkého množství LED a zároveň skrývá jednotlivé světelné body. Výsledkem je souvislá a vizuálně klidnější svítící plocha.

Právě optická kvalita difuzoru je jedním z důvodů, proč nestačí při hodnocení svítidla sledovat pouze počet lumenů. Difuzor ovlivňuje světelnou účinnost, rovnoměrnost svítící plochy, její jasovou strukturu i výsledný vizuální komfort.