Оргскло

Характеристики оргскла

Оргскло — термопластичний, твердий, прозорий матеріал. Залежно від методу виготовлення оргскло буває литим (ТОСП ДСТУ 17622-72) і екструзійним. Фізичні властивості литого та екструзійного оргскла відрізняються незначно. Обидва типи оргскла стійкі до старіння. Але під час механічної обробки необхідно враховувати різницю в їхніх властивостях.

Екструзійне оргскло (акрил) має нижчу в’язкість при високій температурі, тому воно краще розтягується, ніж лите. Завдяки цьому під час вакуумного формування екструзійне оргскло точніше відтворює форму.

Блочне оргскло марки ТОСП ДСТУ 17622-72 є більш ударостійким, чудово формується та полірується.

Оргскло стійке до зовнішніх впливів. Коефіцієнт поглинання вологи дорівнює 3, що означає майже повну водонепроникність (використовується для виробництва акваріумів, скління яхт та катерів).

Як і всі пластики, оргскло піддається зворотній лінійній термічній деформації при зміні температури. Зміна лінійних розмірів листа при коливанні температури на 60°C (від -30 до +30) може становити 3–5 мм на погонний метр. Це важливо враховувати під час використання оргскла на вулиці або для довгомірних конструкцій: не слід жорстко фіксувати матеріал, краще використовувати плаваюче кріплення в профілях, а при кріпленні гвинтами чи саморізами отвори повинні бути більшими за діаметр кріплення.

Оргскло — легкозаймистий матеріал, але під час горіння виділяє мінімальну кількість токсичних газів, що робить його безпечнішим за інші полімери. Температура займання — 460–635°C.

Оргскло — гарний діелектрик, воно не проводить електричний струм.

Матеріал морозостійкий, витримує тривалі 40-градусні морози. За морозостійкістю оргскло порівнюється з полікарбонатом і ударостійким полістиролом, інші пластики поступаються йому.

Оргскло пропускає 73,5% ультрафіолетового випромінювання. Для порівняння: високоякісне силікатне скло — лише 0,6%, дзеркальне силікатне — 8%, кварцове — 100%. При цьому акрил не вигорає, не жовтіє і не втрачає міцності під впливом УФ-променів навіть після 10 років на відкритому повітрі. Подібну стійкість має лише полікарбонат із захисним УФ-шаром або стабілізуючими добавками.

Оргскло інертне до розбавлених кислот і лугів, стійке до УФ-випромінювання та атмосферних впливів.

Оргскло — термопластичний матеріал. Воно здатне розм’якшуватися при нагріванні і зберігати задану форму після охолодження. Лите оргскло прекрасно формується, що дозволяє виготовляти об’ємні вироби, зокрема барельєфну та об’ємну світлову рекламу.

Температура формування оргскла — 140–180°C залежно від марки. Максимальна температура експлуатації — 80–100°C.

Оргскло — екологічно чистий матеріал, не виділяє токсичних речовин і є безпечним. Може застосовуватися як на вулиці, так і в приміщеннях, зокрема у дитячих та медичних установах. Підлягає вторинній переробці.

Оргскло легко обробляється — його можна склеювати, різати, свердлити, гравірувати, згинати, полірувати, фрезерувати та фарбувати. Підходить для виготовлення макетів і як основа для аплікацій із самоклеючих плівок.

Марки оргскла

Екструзійне акрилове оргскло — пластик для виготовлення гнутих виробів, простих форм, світлової реклами. Найкраще підходить для виробів, що експлуатуються на відкритому повітрі.

Блочне лиття оргскло ТОСП ДСТУ 17622-72 — універсальний пластик, який дозволяє виготовляти як об’ємні, так і плоскі вироби, зокрема барельєфну та об’ємну світлову рекламу.

Способи обробки акрилу

Різання

Різати оргскло можна як найпростішими інструментами, наприклад, ручною ножівкою по металу, так і складнішими — наприклад, лазером. У більшості випадків використовують дискову пилу для прямих різів і стрічкову пилу або фрезу для вирізання криволінійних форм. Стрічкова пила більше підходить для вирізання заготовок перед формуванням, оскільки при такому різанні не потрібна чіткість зрізу (для різання литого акрилу застосовують стрічкову пилу зі швидкістю обертання 700–800 м/хв). Для отримання чіткої та гладкої поверхні при вирізанні складних форм рекомендується використовувати фрезу. Дискові пили дозволяють робити точні прямі розрізи з чітким зрізом (при різанні литого акрилу застосовують дискову пилу з армованими карбідом зубцями зі швидкістю обертання 800–1200 м/хв). Для дрібних робіт можуть застосовуватись пилки з лезом для легких металів.

Для більш технологічного різання бажано використовувати високошвидкісне обладнання. При високій швидкості різання та мінімальній швидкості подачі можна досягти якісної крайки (при різанні екструзійного оргскла високошвидкісними циркулярними пилами рекомендована швидкість обертання диска — 4000 об/хв). Для обробки слід використовувати диски діаметром 250 мм, виготовлені з швидкорізальної сталі або армовані твердим сплавом. Щоб уникнути деформації, зубці пил повинні бути незведеними.

Лазерне різання оргскла має низку переваг: виняткова точність різу, мінімальна кількість відходів, високоякісні зрізи, що потребують мінімального шліфування. Проте цей метод спричиняє високу внутрішню напругу матеріалу, тому подальше склеювання таких поверхонь не рекомендується.

Лите оргскло добре піддається механічній обробці, проте через низьку теплопровідність швидко нагрівається в зоні різання. Тому обробку слід виконувати з найменшою глибиною зрізу, але з високими швидкостями різання.

Свердління

Свердління екструзійного оргскла здійснюється за допомогою стаціонарного або мобільного свердлильного верстата з використанням спеціальних свердел для легких металів із високопродуктивної швидкорізальної сталі, спеціально заточених для свердління екструзійного оргскла. Необхідно стежити за гладкістю країв просвердленого отвору, щоб уникнути тріщин. У разі глибокого свердління рекомендується часто піднімати свердло для видалення стружки та зменшення нагріву матеріалу.

Для свердління литого оргскла використовують будь-які металеві гвинтові свердла. Поправковий коефіцієнт діаметра свердла — +0,05 мм відносно діаметра отвору. Щоб уникнути внутрішніх напружень під час свердління, необхідне охолодження ріжучого інструмента та матеріалу охолоджувальними мастильними рідинами або стисненим повітрям.

Гравіювання

Гравіювання найчастіше здійснюється за допомогою розрихлювачів, встановлених на пантографи та оснащених фрезами малого діаметра (2–6 мм) різного профілю. Також можуть застосовуватись лазерні різальні верстати, які дозволяють виконувати гравіювання шляхом обмеження глибини дії лазерного променя.

Шліфування

Грубі поверхні або поверхні з дефектами, такими як подряпини, шліфують мокрим наждачним папером з дрібного корунду. Після грубого шліфування поверхню слід обробити спеціальними засобами (полірувальні пасти типу ВІАМ, трепел, крокус, дисперговані у воску). Всі операції виконуються або вручну, або на полірувальній машині.

Полірування

Зрізані краї та матову поверхню можна якісно відполірувати механічним способом за допомогою алмазних різців. Однак якщо це неможливо, наприклад, зріз криволінійний, тоді рекомендується полірування полум’ям. Цей метод полягає в обробці виробів чистим "жорстким" полум’ям високої температури, проте слід дотримуватись певних заходів безпеки. Наприклад, шліфована поверхня має бути абсолютно чистою, і крім того, цей метод сприяє виникненню значних напружень, які перед склеюванням або фарбуванням необхідно зняти шляхом відпалу.

Формування

Цей вид обробки дозволяє надати акрилу найрізноманітніші форми. Він складається з трьох етапів:

1. Нагрівання. Якщо отримана деталь не відповідає бажаній формі, її можна повторно нагріти і потім скоригувати. Литий акрил має "пам'ять" форми і здатний легко повертатися в початкове положення при повторному нагріванні. З екструзійним оргсклом це можливо виключно в тому випадку, якщо матеріал не піддавався розтягуванню. Захисну плівку перед нагріванням слід обов'язково зняти з литого пластику і можна залишити на екструзійному.

Перед формуванням необхідно провести попередню гарячу сушку екструзійного пластику, щоб уникнути утворення бульбашок у готовому виробі на місцях згину. Необхідність у сушці виникає через те, що під час зберігання або транспортування в матеріал може проникати незначна кількість вологи. Сушку проводять або в конвекційній сушильній камері з циркуляцією гарячого повітря (при температурі 75-80 °С протягом 1-2 годин на кожен мм товщини – як правило, при великому вмісті вологи достатньо 24 годин сушки), або за допомогою інфрачервоного випромінювання при температурі від 75 до 80 °С протягом 1-2 годин на кожен мм товщини.

Для нагрівання литого оргскла перед формуванням використовують обладнання, яке створює рівномірне температурне поле з перепадом по площині і товщині листа не більше ±3 °С. Лите скло нагрівають 3-4 хв/мм товщини до температури 165-190 °С. Блочне оргскло при нагріванні швидко розм'якшується, але його міцність знижується незначно в порівнянні з екструзійним. Литий і екструзійний акрилові пластики по-різному реагують на нагрівання. У литого акрилового пластику можлива рівномірна усадка максимум 2 %, однакова за всіма напрямками (відповідно збільшується товщина листа). У екструзійного акрилового пластику – від 3 до 6 % у напрямку екструзії і 1-2 % у поперечному напрямку (для листа 2 м х 3 м напрямком екструзії є сторона 3 м). Литий акрил легко переносить неоднорідність нагрівання в 10-15 °С (перегріте литеве оргскло, на відміну від екструзійного, не тріскається і не розривається при деформації), у випадку з екструзійним різниця в температурі нагрівання може призвести до виникнення значних напружень у матеріалі.

2. Формування. Поведінка цих матеріалів при гарячому формуванні також різна. Для деформації литого акрилу потрібно докладати значний тиск, екструзійний акрил формується легко і без особливих зусиль (рекомендований температурний інтервал – 160-170 °С; час нагрівання – 3 хвилини на 1 мм товщини матеріалу).

Форми (матриці та пуансони) виготовляють із різних матеріалів: деревини, гіпсу, алюмінію, сталі. Формування в гарячому стані можна проводити простими способами, наприклад, помістивши пластик після нагрівання на випуклу або увігнуту форму, де він під своєю вагою набуває її обрисів. Формування пластику можна проводити також вільним втягуванням у вакуум-щільній камері і вільним видуванням стисненим повітрям, як за допомогою форм, так і без них.

Якщо необхідно здійснити згинання плоского листа по прямій лінії, то достатньо провести місцеве нагрівання пластику вздовж осі згину за допомогою одного або кількох прямолінійних нагрівальних елементів, наприклад ніхромовою струною.

3. Охолодження. Щоб уникнути виникнення внутрішнього напруження, охолодження має бути якомога більш тривалим і однорідним. Для найкращого збереження відбитої форми і щоб уникнути деформації виріб необхідно залишити на матриці до його охолодження до температури 60-70 °С. Відформовані вироби перед їх взаємодією з розчинниками, фарбою або самоклеючою плівкою повинні піддатися термічному кондиціонуванню з метою зниження напружень.

Холодне згинання

Оргскло, як литий, так і екструзійний, легко піддається холодному згинанню, однак слід дотримуватися мінімального радіуса згину для того, щоб не піддавати плити надмірному напруженню. Мінімальна величина радіуса згинання має в 230 разів перевищувати товщину пластику.

Зварювання

У випадку з литим оргсклом рекомендується використовувати (як і для екструзійного оргскла) "споріднені" клеї, що дозволяє досягти найбільш міцного з'єднання і його атмосферостійкості. Для отримання прозорих безбарвних швів при склеюванні внахлест або встик з односторонньою накладкою переважніше використовувати клей СММ на основі полиметилметакрилата.

Перед склеюванням деталі з литого оргскла необхідно відпалити для зняття внутрішніх напружень. Рекомендована температура відпалу 65-80 °С залежно від температури розм'якшення скла (90-120 °С), після чого переважно природне охолодження.

Зварювання також застосовують для отримання заготовок для формування нестандартних виробів, для кріплення накладок і утворення потовщень. Зварювання литого оргскла проводять при більш високих температурах (до 300 °С). Готову деталь після механічної обробки шва піддають термічній обробці для зняття внутрішніх напружень.

Способи зварювання:

Склеювання

Листи з екструзійного оргскла можна склеювати між собою та з іншими матеріалами, отримуючи при цьому міцний і довговічний шов. Перед склеюванням бажано провести термообробку.

Матеріали для склеювання екструзійного оргскла:

Після сушіння та застигання клею при кімнатній температурі рекомендується провести відпал протягом 2-5 годин при температурі 60 °С.

Сфера застосування оргскла:

Застосування оргскла у зовнішній та наочній рекламі

Відмінні показники світлопропускання, міцність і довговічність роблять оргскло особливо незамінним і привабливим у виробництві різноманітних світлових табло, коробів, рекламних щитів, декоративних деталей, а також при виготовленні торгового обладнання, виставкових стендів, підставок, цінників тощо.

Для виробництва світлових табло, світлових фасадів, об'ємних світлових літер, коробів, щитів застосовуються переважно операції різання та склеювання. За необхідності виконуються операції свердління, нарізання різьби, шліфування, полірування, формування та зварювання.

Застосування оргскла в побуті

Широкі можливості в обробці роблять органічне скло поширеним матеріалом для його застосування в побуті: акваріуми, настільні скла, кашпо для квітів, журнальні столики, настільне скло, підставки, сантехніка, зокрема раковини, душові кабіни, джакузі, домашні басейни; світильники, бра, ліфти, холодильники, полички для ванн, коробки для рукоділля, ємності для сипучих продуктів, тарілки, лотки для кухонного приладдя, ґудзики, брелоки, лінійки, шкатулки, оправи для дзеркал, картин, сувеніри з оргскла тощо.

Застосування оргскла в оформленні інтер'єру

Органічне скло знайшло широке застосування у виробництві виробів різного типу для оформлення та покращення організації робочого місця, створення дизайну інтер'єру офісу. Такі властивості скла, як прозорість, формованість і можливість склеювання зробили цей пластик незамінним при виробництві предметів дизайну інтер'єру: акваріумів нестандартних форм - поєднаних із фонтаном, у вигляді колон, куль, столиків, стільців; декоративних фонтанів, аквапанелей.

Застосування оргскла в хімічній промисловості та медицині

Виготовлення дисплеїв різних форм. Різного роду захисні огородження, захисні пристосування (кожухи) для переробних верстатів та обладнання. Санітарне та лабораторне обладнання – підставки, корпуси фільтрів, рентгенівське обладнання тощо.