Акрил (оргстекло)
Акрил листовой (оргстекло)
История создания
Акриловое стекло (оргстекло) было изобретено в 1928 году немецким химиком Отто Рёмом. Он же и дал название "плексиглас" этому материалу. С 1933 года началось его промышленное производство. Первоначально материал предназначался для остекления кабин самолётов.
Краткое описание
Другие названия: ПММА, полиметилметакрилат, оргстекло, плексиглас и т.п.
Химическая формула: (С5O2H8)n
Термопластичный прозрачный пластик, плотность 1,19 г/см3
Коэффициент светопропускания 92%
Акрил широко используется при производстве рекламы, в промышленности (прозрачные вставки, защитные щитки), строительстве (остекление, светопрозрачные кровли, козырьки, декоративные элементы), автотюнинге, при производстве POS-материалов, в мебельной промышленности, изготовлении шумозащитных барьеров, изготовлении акриловых ванн. Им часто пользуются для оформления помещений, реализации дизайнерских идей, при изготовлении различных светильников.
| Показатели | Единица измерения | Литое оргстекло | Экструзионное оргстекло |
|---|---|---|---|
| Предел прочности при растяжении (+23 °C) | МПа | 74 | 70 |
| Модуль упругости при растяжении | МПа | 3280 | 3300 |
| Относительное удлинение при растяжении (+23 °C) | % | 5 | 5 |
| Температура размягчения по Вика | °C | +105-112 | +103 |
| Ударная вязкость по Шарпи | кДж/м² | 15 | 15 |
| Максимальная температура эксплуатации | °С | +82 | +80 |
| Температура формования | °C | +150-170 | +150-155 |
| Коэффициент температурного расширения | мм/м*10°C | 0,65 | 0,65 |
Стойкость к химическим воздействиям
На оргстекло воздействуют разбавленные фтористоводородные и цианистоводородные кислоты, а также концентрированные серная, азотная и хромовая кислоты. Растворителями оргстекла являются хлорированные углеводороды (дихлорэтан, хлороформ, метилен хлористый), альдегиды, кетоны и сложные эфиры. На оргстекло также воздействуют спирты: метиловый, бутиловый, этиловый, пропиловый. При непродолжительном воздействии 10 % этилового спирта взаимодействие с оргстеклом отсутствует.
Виды оргстекла по способу производства
Экструзионное оргстекло (акрил)
Экструдированный листовой акрил изготавливается методом экструзии из гранулированного ПММА. При этом гранулы ПММА расплавляются в экструдере и расплав выдавливается через плоскощелевой формующий инструмент (фильеру), после чего происходит формирование листа на валах каландра. Далее лист поступает либо в калибратор, либо на стол охлаждения, после чего происходит обрезка краёв листа, покрытие листа защитной плёнкой, и нарезание листа в заданный размер.
Таким образом, в листе есть 2 направления: вдоль и поперёк экструзии.
Различное воздействие на расплав вдоль и поперёк экструзии определяет анизотропию свойств (разность свойств в разных направлениях).
Листы имеют разные прочностные характеристики вдоль и поперёк экструзии, отличаются коэффициенты усадки (что особенно важно при термоформовании).
Плюсом экструдированного оргстекла является малая разнотолщинность (не более 5-10%). Но диапазон возможных толщин ограничен возможностями экструдера. В то же время возможная длина листа при экструзии практически ограничена только здравым смыслом.
Литое (блочное) листовое оргстекло (акрил)
Литое оргстекло (акрил) производится методом отвердевания жидкого ММА с инициатором в форме из двух специальных силикатных стёкол.
Длина полимерной цепочки у литого стекла выше, чем у экструзионного. Поэтому литое оргстекло обладает большей ударопрочностью, более термостойкое, формуется в более широком диапазоне температур, но при формовке требуется более сильное формующие усилие. Но и усадка у литого акрила меньше. Размеры получаемого листа напрямую зависят от размеров силикатного стекла формы, толщина литого акрила редко бывает менее 3 мм. А вот в большую сторону ограничения практически отсутствуют. Способ изготовления литого (блочного) оргстекла определяет его достаточно сильную разнотолщинность (до 30% на малых толщинах) из-за прогиба силикатного листа форм.
Другие изделия из оргстекла
Оргстекло выпускается не только в виде листов, но и в виде труб и блоков из акрила.
Акриловые трубы могут производиться как методом экструзии, так и литьевым методом.
Преимущества и недостатки оргстекла
Преимущества
- лёгкий (примерно в 2,5 раза легче стекла аналогичной толщины);
- ударопрочный (в сравнении с обычным стеклом);
- безопасный — ядовитые вещества не выделяются даже при горении;
- несложный в обработке — легко режется, гнётся, что позволяет придавать ему различные формы, не нарушая оптические свойства;
- стойкий к влиянию многих химикатов, атмосферных явлений, влаги и микроорганизмов;
- имеет высокую прозрачность, хорошо пропускает свет;
- светостойкий (срок эксплуатации может превышать 10 лет);
- простота обработки;
- один из самых твёрдых прозрачных пластиков;
- подходит для лазерной резки;
- 100% вторично перерабатываемый;
- теплопроводность примерно в 4 раза ниже, чем у обычного стекла;
- устойчив к воздействию влаги;
- хорошо термоформуется;
- морозостойкий;
- хороший электроизолятор;
- недорогой.
Недостатки
- царапается;
- горючий;
- при пиролизе выделяет ММА;
- высокий коэффициент температурного расширения (характерен для всех прозрачных полимеров)
Обработка и практические советы
Резка
Рекомендуем резать акрил на циркулярных горизонтальных либо вертикальных станках (типа Striebeg См. Прямолинейная порезка листового материала).
Обороты пильного диска - около 5 000 оборотов в минуту. Пильные диски от различных производителей доступны в продаже.
Требования: количество зубьев - от 80, с твердосплавными напайками. В Интернете вы найдёте множество вариантов от различных производителей. Не рекомендуем брать слишком тонкие пилы (рекомендуемая толщина - 3,2*2,5 мм)
Термоформование
Гибка
Фрезерная порезка
Лазерная резка
Листы органического стекла легко режутся лазером СО2, при этом получаются прозрачные торцы. Операционная производительность лазера 100–250 Вт. Необходимо продувание инертным газом и удаление паров мономеров. С увеличением толщины материала образуются скошенные углы среза, не перпендикулярные поверхности листа. Высокая тепловая нагрузка в местах среза генерирует внутреннее напряжение, которое может проявляться при взаимодействии с агрессивными веществами. Например, при склеивании поверхность материала покрывается «трещинами». Откаливание- отжиг деталей снимает напряжение и предотвращает появление трещин
Снятие внутренних напряжений
Экструдированный акрил сохраняет в себе остаточное внутреннее напряжение, возникающее в момент экструзии листа. Что касается литого акрила, то он накапливает достаточно небольшое внутреннее напряжение в процессе производства, что никак не сказывается на его дальнейшем применении. Такие операции с пластмассами, как механическая обработка, резка лазером, термоформование, попеременный нагрев, способствуют тому, что у них (включая литой акрил) скапливается напряжение, которое в итоге приводит к образованию трещин во время контакта с агрессивными веществами, в частности клеями. Исключить случайный контакт с веществами невозможно, именно поэтому внутреннее напряжение должно быть устранено. Для этого необходимо осуществить операцию откаливания (отжига). Время отжига (в часах) равно толщине материала в мм, разделенной на 3, но не менее 2 ч. Охлаждение: - время охлаждения в печи, выраженное в часах, равное толщине материала в мм, разделенной на 4. Обязательное ограничение скорости охлаждения — не более 15 °С в час;
Гравирование
Склеивание
Возможные виды склеивания:
- Встык
- Угловое
- Внахлёст
- По плоскости
По оптическому результату:
- Прозрачное
- Непрозрачное
Угловое и склеивание встык возможны только с использованием клея.
Склеивание внахлёст и по плоскости - как с использованием клеев, так и с помощью двусторонних клеящих лент (скотчей).
Необходимость склейки "встык" может возникнуть, когда вам недостаточен физический размер листа и отсутствует возможность выполнить "подклейку" из прозрачного акрила. В любом случае, это наиболее сложный вид склеивания. И надо учитывать не только прочность полученного шва, но и тот факт, что у акрила достаточно большой коэффициент температурного расширения и увеличение физических размеров изделия увеличивает и температурные колебания его размеров, особенно при эксплуатации вне помещения.
Клеи для склеивания "встык": Cosmofen SL-650.120 (Cosmofen PMMA); Acrifix; различными растворителями акрила (дихлорэтан, хлористый метилен и т.п.). Цианакрилатные клеи (например, Cosmo CA-500.200) при этом могут использоваться исключительно как монтажные.
В большинстве случаев результаты склейки просто встык скорее всего будут неудовлетворительными.
Угловое склеивание как правило требуется при изготовлении объёмных световых букв. При таком склеивании удобно секундными цианакрилатными клеями (например, Cosmo CA-500.200) фиксировать детали между собой. Конструкционное склеивание проводить проливая стыки клеем Cosmofen SL-650.120 (Cosmofen PMMA)
Склеивание внахлёст и по плоскости возможно как с помощью клеев Cosmofen SL-650.120 (Cosmofen PMMA), так и с помощью двусторонних лент.
В большинстве случаев для склеивания акрила используют прозрачные ленты, либо Листовой клей 3M 7955MPL, либо прозрачные ленты VHB 4905 или 4910
Листовой клей 3M 7955MPL используют для плоскостного склеивания 2х листов акрила, как правило цветного и молочного или прозрачного. Например, для изготовления объёмных букв перед порезкой лазером.
Ленты VHB 4905 или 4910 часто используют для конструктивного склеивания с получением эстетичного прозрачного шва. Их же используют и при креплении карманов из акрилового стекла к различным поверхностям.
Склеивание акрила с другими материалами (чаще всего вспененным ПВХ, алюминиевым композитом, алюминием или нержавейкой), производится либо нерастворяющими полиуретановыми клеями, например Cosmopur 819, либо двусторонними самоклеящимися лентами (3M VHB 4905, 3M VHB 4910 или 3M VHB 4941)
Альтернативы акриловому стеклу
Другие прозрачные пластики:
Оргстекло в ассортименте компании "Промдизайн"
Компания Промдизайн — самый крупный поставщик органического стекла различных видов в Украине, официальный представитель известных производителей Polygal-Plazit (Израиль), Specchidea (Италия), Plazit Iberica (Испания).
У нас можно приобрести:
В Украине:
В России: