Что из себя представляет оргстекло
Оргстекло – это бытовое название листовых материалов, напоминающих по виду и некоторым свойствам оконное стекло, и состоящее из прозрачных полимеров: полиакрилатов, поликарбонатов, полистиролов, различных сополимеров. Чаще всего так называют полиметилметакрилат (ПММА), который представляет из себя полимер, элементарным звеном которого служит метилметакрилат. В дальнейшем мы будем рассматривать под названием «оргстекло» в основном именно ПММА. Ниже приведена химическая формула полиметилметакрилата:
Обычно ПММА – это прозрачный полимер, который довольно легко поддается переработке в изделия всеми основными промышленными методами. Из-за своей высокой прозрачности он и получил второе название «органическое стекло».
Производство ПММА
На современных нефтехимических предприятиях полиметилметакрилат синтезируют путем полимеризации по свободно-радикальному механизму. Реакцию проводят в блоке или суспензии, иногда в эмульсии или растворе. Выпускают оргстекло обычно в форме гранул для дальнейшей переработки или листов.
Рассмотрим подробнее технологический процесс получения ПММА. Химическая реакция проводится в формах, состоящих из стальных, алюминиевых листов или слоев силикатного стекла. Прокладки из эластичного материала, от расстояния между которыми зависит толщина будущего листа органического стекла, устанавливают в указанные формы. На этом подготовительные операции завершаются.
Первой технологической операцией в ходе синтеза является получение форполимера – сиропообразной жидкости с высокой степенью вязкости. После получения форполимер помещают в форму, которую располагают в камере с нагретой водой или оборотным теплым воздухом. Процесс ведется через форполимер для недопущения появления дефектов из-за высокой усадки при полимеризации метилметакрилата, которая достигает 23 процентов. Добавки, необходимые для придания материалу необходимых свойств, например красители, замутнители, пластификаторы, стабилизаторы и т.д. диспергируют в форполимере перед полимеризацией. После окончания процесса синтеза листы оргстекла вынимают из форм и проводят их финишную обработку, которая заключается в удалении облоя и при необходимости шлифовке и полировке.
Кроме описанного выше литьевого метода органическое стекло также изготавливают методом экструзии. Существует ряд отличий между получаемым экструзионным оргстеклом и литьевым. Экструзионный акрил характеризуется менее прочными молекулярными связями, тогда как в литом акриле они более прочные. Прочные связи между молекулами придают литьевому оргстеклу более высокие физико-механические, тепловые и химические характеристики. Также особенности производства материала влияют на дальнейшее его поведение при обработке и переработке в изделия.
Полиметилметакрилат производят в различных уголках мира под различными торговыми марками. В зависимости от фирмы и страны производителя ПММА пожет иметь следующие названия: плексиглас, люсайт, плексигум , диакон, ведрил, акрима, карбогласс, новаттро, плексима, лимакрил, плазкрил, акрилекс, акрилайт, акрипласт, акрил, метаплекс и др. Возвращаясь к методам получения оргстекла заметим, что экструзия – крупнотоннажный процесс, который потребляет большого объем полимерного сырья, и применяется только на больших производствах. С этим связан тот факт, что количество цветов и ассортимент свойств марок экструзионного материала обычно гораздо скромнее, чем предлагается на рынке литьевого акрила.
Органическое стекло любого типа можно вторично перерабатывать без особых ограничений, как любой стандартный термопластичный материал.
Основные свойства оргстекла
ПММА, как и любой полимер, обладает высокой молекулярной массой, она для этого полимера достигает 2 млн атомных единиц. Температура размягчения ПММА чуть выше 120 градусов Цельсия, а температура плавления порядка 160 градусов, что во многом обусловливает его хорошую перерабатываемость.
По физическим характеристикам оргстекло обладает очень хорошей прозрачностью, высокой проницаемостью не только для лучей видимой части спектра, но и для ультрафиолета. Органическое стекло имеет хорошие диэлектрические и физико-механические данные и обладает высокой атмосферостойкостью. Также этот материал достаточно химически стоек: устойчив к неконцентрированным кислотам и щелочам, спиртам и жирам, а также к гидролизу и минеральным маслам. Оргстекло, насколько это известно современной науке, безвредно для живых организмов и в то же время стойко к биологическому разрушению. Полиметилметакрилат перерабатывается экструзией с последующим термоформованием (вакуумным или пневмоформованием), штамповкой, литьем под давлением на термопластавтоматах. Также оргстекло легко обрабатывается механически, склеивается и сваривается.
Рассмотрим особенности материала более подробно.
Плотность ПММА для полимера достаточно высока и составляет 1190 кг/см3 , что намного ниже (почти в 2,5 раза) чем плотность силикатного стекла. Она примерно на 20% выше плотности ПЭНД и на 30% полипропилена, но, например, на 17% меньше плотности жесткого ПВХ. Низкая плотность приводит к тому, что при одинаковой толщине масса конструкции из органического стекла в 2,5 раза меньше, чем такая же из силикатного стекла. Зачастую такая конструкция требует гораздо меньше несущих элементов и опор, что придает ей гораздо лучших эстетических вид. Ударная прочность оргстекла примерно в 5 раз выше прочности силикатного стекла, что дает различные возможности его применения там, где высок риск для хрупкого обычного стекла.
Широко известно, что органическое стекло является легковоспламеняющимся, однако оно менее опасно, чем другие полимеры, подверженные открытому горению. В процессе горения ПММА выделяет минимум вредных продуктов окисления. Температура его воспламенения составляет 260°С.
Оргстекло, в отличие от некоторых полимеров имеет высокую морозостойкость. Диапазон рабочих температур ПММА довольно широк и находится в промежутке между минус 40°С и +80°С.
Оргстекло обладает малой теплопроводность, около 0,2—0,3 Вт/(м·К), что гораздо ниже теплопроводности обычного силикатного стекла от 0,7 до 13,5 Вт/(м·К), что дает органическому материалу большое преимущество при применении в энергоэффективных объектах.
Оргстекло обладает высокой стойкостью к старению. Т.к. светопропускание этого материала больше, чем у любого крупнотоннажного полимера и равно примерно 92% от проходящего через него видимого света. Органическое стекло не нуждается в дополнительной защите ультрафиолетового излучения. Физико-механические свойства ПММА, и его светопропускание очень медленно изменяется со временем, несмотря на действие УФ-лучей и воздействий атмосферных явлений. Однако для окрашенного оргстекла возможно изменение цвета материала в зависимости от его производителя и определенного цвета, но это, как правило, происходит по истечении большого срока и при эксплуатации вне помещений.
При этом оргстекло достаточно склонно к поверхностным повреждениям, оно довольно легко царапается. Это обусловливает применение специальных защитных пленок из полимеров на поверхности стекла.
Химические и экологические характеристики
Оргстекло является достаточно экологичным материалом. Оно не выделяет вредных химических соединений не только при горении, но и при обычном многолетнем применении и считается абсолютно безопасным материалом. Его использование разрешено как вне помещений, так и внутри них, в том числе в лечебных и детских заведениях. Как упоминалось ранее, отходы органического стекла не токсичны и могут полностью быть переработаны вторично.
ПММА известен своей высокой стойкостью к воде, а также к различным химическим соединениям, например к щелочам, растворам солей. Из распространенных химикатов на оргстекло существенно влияют концентрированные серная, хромовая и азотная кислота и некоторые растворы сильных кислот: цианистоводородные (синильная кислота) и фтористоводородные (плавиковая кислота).
Кроме того, органическое стекло можно растворить в некоторых сильных растворителях: дихлорэтане и других хлорированных углеводородах, сложных эфирах, альдегидах и кетонах. Также на него могут воздействовать низкомолекулярные спирты, в том числе этиловый спирт. Однако, реакция при этом медленная. Так при недолгом воздействии на оргстекло разбавленного до 10 процентов этилового спирта видимых изменений не происходит.
Применение оргстекла
Органическое стекло применяется достаточно широко. Высокая транспарентность в сочетании с хорошими механическими характеристиками открыла этому материалу дорогу к использованию в области транспорта: авиационной технике, автомобильной отрасли и т.п. Широко применяется ПММА в светотехнической индустрии, как листовой материал, прошедший полировку, так и гранулы для литья под давлением или экструзии рассеивателей светильников.
Рис.2. Фара мотоцикла
Кроме того, оргстекло используют в архитектуре и строительной индустрии, изготовлении товаров для дома, приборостроении и т.д. Широко применяется в сельском хозяйстве как материал для остекления оранжерей и теплиц. Оргстекло – хороший конструкционный материал для применения в строительстве, например для производства окон и дверей, веранд и для отделочных работ и некоторых изделий. В приборостроении оргстекло используют в качестве компонентов инструментов и приборов. В медицине оно применяется также в области инструментов, изготовлении контактных линз и в протезировании. В области оптики из этого чудесного материала выпускают линзы и призмы. Также из оргстекла можно делать компоненты микроэлектроники, игры и игрушки для детей, средства индивидуальной защиты (очки, маски), трубы и трубки для пищевой индустрии, разнообразные изделия для спортивного снаряжения и многое другое.
Незаменимо органическое стекло для уличного применения, им покрывают рекламные щиты, вывески, световые короба и прочие наружные носители информации и рекламы. Повсеместно мы видим этот материал при оформлении и наполнении витрин, в витражах, защитном остеклении, дизайнерских изделиях, сантехнике, музыкальных инструментах, торговых материалах, например ценникодержателях, POS-материалах, аквариумах, сувенирах и т.д.
Также в материалах последних поколений, особенно в авиа- и вертолетостроении, оргстекло активно применяется в составе многослойных композитных материалов, в том числе в комбинации с неорганическими стеклами.
Этому материалу уже почти 100 лет. Оргстекло, которое в то время получило название «плексиглаз» (марка Plexiglas существует и сегодня) было получено в 1928 году немецким специалистом Отто Рёмом. Товарное производство материала началось в 1933 году там же в Германии, а первые известные продукты, для получения которых было применено оргстекло, датированы 1936 годом.
Рис.3. Кабина самолета середины 20 века
Такой материал, как прозрачный прочный полимер пришелся очень вовремя. В 20-30-е годы 20 века многие страны совершили скачок в развитии самолетостроения, особенно военного, в целом страны милитаризировались. В эти годы появились первые самолеты с закрытой кабиной, для изготовления которой отлично подошел новый полимер. Оргстекло было безопасным, то есть не разбивалось с образованием осколков, оптически прозрачным, химически стойким, в том числе к бензину, маслам и смазкам, водостойким. Всё это определило быстрый рост потребления материала.
40-е годы прошли под знаком развития применения оргстекла в авиастроении и не только. В годы ВОВ из него изготавливались кабины и другие части военных самолетов, детали подводных лодок и другие элементы, требующие прозрачности, легкости и прочности. С началом использования других, более продвинутых и менее горючих материалов, в том числе композитов, применение оргстекла в военной отрасли отошло на второй план.
В послевоенные годы органическое стекло получило широчайшее распространение во всех описанных выше областях. В настоящее время ПММА применяется гораздо скоромнее других крупнотоннажных полимеров, но в качестве прозрачного пластика он по-прежнему очень популярен. Однако во многом этот полимер потеснили другие транспарентные пластики, в том числе с лучшими свойствами или более дешевые, например поликарбонат, некоторые марки ПВХ и особенно полистирол и его сополимеры. Последние обладают огромным разнообразием характеристик при невысокой цене.
Объявления о покупке и продаже оборудования можно посмотреть на
Обсудить достоинства марок полимеров и их свойства можно на
Зарегистрировать свою компанию в Каталоге предприятий
Склеивание оргстекла: главная сложность
Вопрос, как склеить оргстекло в домашних условиях, интересует многих – от дизайнеров и ремонтников до моделистов и любителей аквариумных рыбок. Нередко проблема – чем склеить оргстекло – возникает неожиданно. Оргстекло (плексиглас, акрил) широко используется для изготовления самых разных бытовых предметов, которые ломаются, бьются, а потому иногда требуют ремонта.
На тематических форумах по вопросу, как и чем лучше клеить оргстекло, происходят ожесточенные баталии. Своего апогея они достигают при обсуждении клеев для органического стекла. Одни участники восхищаются свойствами и полученным результатом при использовании определенного состава. Другие – выражают крайнее недовольство, имея диаметрально противоположную точку зрения.
Однако здесь нет никаких противоречий. Как и любой другой пластик, органическое стекло в зависимости от производителя может отличаться составом. Поэтому и клеи способны демонстрировать разную эффективность.
Более того, оргстекло (полиметилметакрилат) иногда путают с поликарбонатом, прозрачным полиэфиром и полипропиленом. Совершенно очевидно, что для их склеивания требуются иные составы и способы.
Но мы четко определимся, что имеем дело исключительно с полиметилметакрилатом и рассмотрим варианты, как и чем склеить оргстекло намертво в домашних условиях.
Для аккуратного и прочного склеивания двух деталей из акрила нужно выбрать один из вариантов их стыковки:
- «На ус» – соединение элементов под прямым углом, предварительно обрезанных под 45°;
- «Встык» – совмещение деталей, при котором торец одной упирается в боковую часть другой;
- «Внахлест» – соединяемые элементы частично накладываются друг на друга;
- «В шпунт» – стыковка деталей происходит через выступ и углубление;
- «С накладкой» – детали контактируют торцевыми частями и дополнительно фиксируются накладкой из того же материала, частично соединяющей их по шву с одной или двух сторон.
Чтобы получить прочное, надежное, долговечное соединение процессу склеивания деталей из акрила должны предшествовать очистка от пыли и грязи, обезжиривание поверхностей с помощью спирта или любого из растворителей. Также в местах соединений нужно избавить детали из плексигласа от глянца. Это необходимо для повышения адгезии.
Склейка оргстекла фабричными клеями
Специфика склеивания акрила
Склеивание пластмасс имеет свою специфику. В основе данного процесса лежит не столько адгезия, как в случае с деревом, керамикой, другими материалами, сколько – диффузия. Говоря проще, соединения формируются на молекулярном уровне. То есть, в местах стыковок пластик растворяется до вязкого состояния, а при застывании образует однородную монолитную массу.
В результате шов на изделии из акрила сохраняет прочность даже в том случае, когда испытывает сильное механическое воздействие. При этом трещины и другие признаки разрушения могут появляться рядом, но шов сохраняет целостность. Для достижения подобного эффекта используются специальные клеи фабричного производства. Это самый удобный вариант, исключающий необходимость что-то искать и придумывать.
Acrifix
Это один из самых эффективных клеев для оргстекла: быстро растворяет склеиваемые поверхности и в считанные минуты образует прочный прозрачный шов при их соединении. Недостаток – высокая стоимость.
COLACRIL
Относительно недорогой клей. При склеивании им оргстекла формируется прочный прозрачный шов. Недостаток – возможность появления мелких трещинок, что несколько снижает эстетические и прочностные характеристики изделий.
Cosmofen
Быстродействующий клей для органического стекла на основе цианакрилата. Образует надежный прочный шов при условии идентичности свойств склеиваемого плексигласа и акрила, содержащегося в составе клея.
Как склеить оргстекло дихлорэтаном
Традиционно самым эффективным средством для склеивания акрила считается дихлорэтан. С его помощью осуществляется бесшовная склейка оргстекла.
Оговориться нужно сразу, это вещество высокотоксичное, а потому опасное для здоровья. Работать с дихлорэтаном нужно на свежем воздухе или в хорошо проветриваемом помещении, использовать средства защиты – перчатки и респиратор.
Для склеивания чистым дихлорэтаном его следует нанести на соединяемые поверхности, используя медицинский шприц. После того, как верхний слой акрила растворится, детали соединяются и неподвижно выдерживаются в течение нескольких часов. Таким образом, достигается бесшовная склейка оргстекла.
Клей на основе дихлорэтана
Его можно приобрести в готовом виде либо изготовить самостоятельно. Для этого в 100 г дихлорэтана следует поместить 3-5 г акриловой стружки и периодически помешивать на протяжении получаса. По консистенции смесь должна напоминать кисель или сметану.
Клей настаивается не менее двух суток – до полного растворения акрила. Периодически его нужно хорошо перемешивать или встряхивать. Процесс застывания при склеивании длится два-три дня. Хранить клей следует в герметичной емкости.
К слову, использование самодельного клея на основе дихлорэтана – готовый ответ на вопрос, как заклеить в оргстекле трещину или скол. Возможно, след останется, но зрительного дискомфорта – такого, как от явной трещины, доставлять он уже не будет.
Чем приклеить оргстекло к металлу и дереву
Клей «Момент»
Это проверенное и эффективное средство для склеивания оргстекла, металла, дерева. Схватывание происходит практически мгновенно. При этом обеспечивается прочное надежное соединение.
Однако быстроту склеивания можно рассматривать и как своего рода недостаток. При неправильном расположении деталей их будет очень сложно потом отделить. Поэтому при использовании клея «Момент» нужны особая внимательность и аккуратность.
Клей «88»
Универсальный клей, также проверенный десятилетиями использования. Склеивает практически все, в том число плексиглас с металлом и деревом. Схватывает достаточно быстро, но не моментально, поэтому есть время внести коррективы.
Клей «88» обеспечивает высокий уровень надежности и прочности. Однако при работе с ним нужно проявлять особую осторожность – он горюч.
«Жидкие гвозди»
Это специальный строительный клей, многократно превосходящий по прочности многие другие виды. Он прекрасно подходит для склеивания плексигласа с металлом, деревом, другими материалами. Главное преимущество «жидких гвоздей» — быстрое схватывание, надежность и высокая прочность соединения. Для полного застывания состава требуются сутки.
Единственный недостаток – высокие показатели токсичности. Поэтому работа с данным клеящим составом требует соблюдения мер безопасности. Наличие вентиляции и использование защитных перчаток – обязательное условие.
Самоклеющиеся пленки
Когда возникает вопрос, как скреплять оргстекло с деревом, металлом другими полимерами, стоит вспомнить и о самоклеющимся двухстороннем скотче, не так давно появившемся на рынке.
Такое соединение нельзя назвать абсолютно надежным, но для некоторых случаев его прочность будет вполне достаточной.
Подготовка к склеиванию
Независимо от того, какой вариант будет выбран, предварительно нужно хорошо подготовить поверхности деталей. Места соединений тщательно зачищаются мелкой наждачной бумагой и обезжириваются – спиртом, бензином, любым растворителем. Далее наносится тонкий слой клея, детали соединяются и сильно прижимаются друг к другу струбцинами, тисками или грузом.
Одним из грандиозных шагов к абсолютному лидерству на рынке России стала закупка специального сырья для…
Оргстекло – универсальный синтетический материал, который благодаря высокой износостойкости, прочности и привлекательному внешнему виду широко…
Компания «Полигаль Восток» осуществляет изготовление листов из оргстекла и занимает ведущее место на современном рынке.…
Оргстекло – распространенный синтетический материал. Его производят из сложного эфира метакриловой кислоты. В обиходе часто…
Листовой полистирол (polystyrene) – одна из разновидностей термопластичных полимеров, образуемая путем полимеризации мономера стирола. Продукт…
Парники и теплицы из поликарбоната все чаще используются в загородных домах и на дачных участках.…
«Полигаль» – лучший поликарбонат для теплиц и парников Высокое качество поликарбоната для теплиц делает его…
На загородном участке всегда возникает потребность в дополнительных постройках для хозяйственных нужд и отдыха. Большинство…
Органическое стекло или полиметилметакрилат – виниловый полимер, полученный синтезом метилметакрилата, представляет собой прозрачный термопластичный материал. Оргстекло имеет множество названий, наиболее популярные – акрил, поликарбонат, плексиглас и другие.
Материал был изобретен в начале XX века Отто Ромом, что стало настоящим переворотом в химии. Благодаря этому открытию появились не только новые технологии, но и новые сферы производства. Сегодня материал используется очень широко в машиностроении, строительстве и медицине. Он стал незаменимым в архитектуре и дизайне, трудно представить себе производство мебели, часов, приборов без использования оргстекла.
Содержание:
Технические характеристики органического стекла
Органическое стекло – это экологичный и безопасный материал. Он приблизительно вдвое легче обычного стекла.
Оргстеклу можно придавать самые разные формы, не нарушая при этом оптические свойства материала. Органическое стекло имеет следующие технические характеристики:
- коэффициент пропускания света – до 93% прозрачное и до 75% матовое стекло;
- плотность – 1,19 г/см3;
- уровень водопоглощения – 0,2%;
- плотность при растяжении – 75 МПа;
- уровень теплоустойчивости – 110 Сº;
- модуль упругости – 3 210 МПа;
- температура эксплуатации – от – 40 до + 90 Сº;
- температура воспламенения – 460 – 635 Сº.
Оргстекло – материал, который легко поддается обработке – распилу, фрезеровке, шлифовке. В сочетании с высокой термопластичностью это открывает широкие возможности для его использования. Материал не только обладает превосходными свойствами, но и долго сохраняет их в процессе эксплуатации, поэтому он и получил такое широкое распространение.
Отличительные особенности оргстекла
Оргстекло обладает рядом достоинств, которые с успехом используются в самых разных областях производства. Основными из них являются:
- прочность – в отличие от обычного стекла акрил очень трудно разбить, поэтому многие в прошлом стеклянные вещи теперь производят из оргстекла;
- легкая обработка – это свойство широко применяется в дизайне, из оргстекла можно создавать самые невероятные формы, что и с успехом используется в производстве мебели и предметов интерьера;
- небольшой вес облегчает транспортировку и монтаж изделий из акрила, это свойство используется при создании рекламных конструкций, сантехники, мебели;
- высокая степень прозрачности в сочетании с разными цветами дает оригинальный эффект, который также используют дизайнеры;
- влагоустойчивость и стойкость ко многим химическим веществам позволяют использовать материал для производства кухонной мебели.
Органическое стекло помимо достоинств имеет и ряд недостатков. Прежде всего, это слабая устойчивость к механическим повреждениям и горючесть.
Кроме того, оно требует специального ухода, например, для обработки нельзя использовать спирт и ацетон. Но несмотря на некоторые «неудобства», органическое стекло прочно вошло в нашу жизнь и захватывает все новые и новые области.
Виды органического стекла
В настоящее время производители выпускают несколько видов оргстекла с различными характеристиками:
- прозрачное стекло с пропусканием света 93%, гладкое и блестящее с обеих сторон, толщиной 3 мм;
- прозрачное цветное органическое стекло, равномерно окрашенное в какой-либо цвет, чаще других встречаются серые и голубые оттенки;
- прозрачное рифленое стекло отличается объемным рисунком с одной стороны листа, другая поверхность остается гладкой, может быть цветным или бесцветным;
- белое матовое органическое стекло с гладкой с двух сторон поверхностью, процент светопропускания колеблется в диапазоне от 20 до 70;
- цветное матовое оргстекло представляет собой листы различных цветов и разной степени светопропускания с глянцевой поверхностью;
- рифленое матовое стекло имеет с одной стороны объемный рисунок с другой гладкую поверхность, выпускается в широкой цветовой палитре.
От вида оргстекла зависит и сфера его применения. Так, прозрачные стекла используются в строительстве, машиностроении, медицине, а матовые рифленые цветные стекла используются для дизайна мебели и предметов интерьера.
Сфера применения оргстекла
Машиностроение. Органическое стекло применяется в авиа- и автомобилестроении, используется во многих приборах и станках. Также его используют при строительстве малых и больших судов для остекления и создания внутренних перегородок.
Строительство и архитектура. Пластиковые стекла широко применяются в строительстве и архитектуре. Из них изготавливают заборы, навесы, перегородки, различные элементы конструкции как снаружи, так и внутри зданий и сооружений.
Мебель и предметы интерьера. Благодаря отличным потребительским свойствам, материал так полюбился дизайнерам. Его используют при производстве мебели, светильников, аквариумов, из него получаются очень красивые витражи. Пользуется большой популярностью и сантехника из оргстекла.
Реклама. Органическое стекло используется для изготовления торгового и выставочного оборудования, наружных рекламных конструкций, офисных табличек и указателей. Кроме того, его применяют для производства сувенирной продукции, стендов, номерков и бирок.
Медицина. В медицине из органического стекла производят контактные линзы и защитные очки. Материал применяется при изготовлении оптоволокна, которое используется в медицинских инструментах для проведения эндоскопических операций.
Органическое стекло прочно вошло в нашу жизнь. Его буквально можно встретить на каждом шагу – дома, в офисе, в магазине, на улице. Сфера применения этого материала очень широка, и, по всей вероятности, в ближайшей перспективе он не сдаст свои позиции, наоборот, появятся новые изделия из оргстекла и оригинальные варианты его применения.
