Пояснительная записка к курсовой работе
на тему
«Оргстекло»
Выполнил
Студент группы ТД-15
Максимовых Алексей
Проверили
Семакина Л. И
Быкова А. А
История возникновения оргстекла
Оргстекло имеет уникальные свойства, отличаясь, в первую очередь, легкостью, пластичностью, исключительной прозрачностью и высокой прочностью. Его появление совершило мощный переворот в строительстве и архитектуре, положило начало возникновению новых сфер применения. Оргстекло было изобретено доктором Отто Ромом и впервые произведено компанией Röhт в Германии в начале 30-х годов ХХ столетия под маркой plexiglas (плексиглас – гибкое стекло). Поэтому данный термин и у нас, и за рубежом долгое время употребляли как синоним нового материала, продемонстрировавшего всему миру уникальные свойства. В том же десятилетии и в России были выпущены первые листы такого пластика. Ему было присвоено не менее логичное название «органическое стекло» или «оргстекло» (в 30-х годах подобное словообразование было популярно). Оно отражало отличие этого материала от идентичных по внешнему виду стекол неорганического происхождения – силикатного, кварцевого и т. д. Во всем мире этот пластик сегодня называют «акриловым стеклом», «акриловым листом» или просто «акрилом», поскольку материал состоит из полиметилметакрилата. Его общепринятые сокращенные обозначения – ПММА (рус.) и РММА (англ.).
Свойства оргстекла
1. ЛЁГКОСТЬ. Плотность оргстекла -1,19 г/куб.см. По сравнению с другими материалами : почти в 2,5 раза легче обычного стекла, на 17% легче компактного ПВХ и на 7% - полиэфирных стекол, поэтому в самонесущих конструкциях не требует дополнительных опор. С поликарбонатом оргстекло имеет равный вес и на 15% тяжелее полистирола).
2. ВЛАГОУСТОЙЧИВОСТЬ. используется для остекления яхт, производства аквариумов.
3. УДАРОПРОЧНОСТЬ. ударная прочность акрилового листа в 5 раз выше, чем у обычного силикатного стекла.
4. СТОЙКОСТЬ К АТМОСФЕРНЫМ ФАКТОРАМ. 40-градусные морозы оргстеклу "не страшны" - оно способно работать в широком диапазоне температур, не размягчаясь и не деформируясь при высоких температурах, и не трескаясь и не коробясь при низких, устойчиво к неблагоприятным погодным факторам. Акриловое стекло отличается высокой устойчивостью к старению. Его механические и оптические свойства не изменяются заметным образом при многолетних атмосферных воздействиях.
5. ОРГАНИЧЕСКОЕ СТЕКЛО ПРОПУСКАЕТ 90 % УФ- ЛУЧЕЙ, при этом обладает хорошей светостойкостью и превосходным уровнем устойчивости к действию ультрафиолетовых лучей, не требуя специальной защиты.Это объясняется тем, что по своей химической природе оргстекло прозрачно для УФ-излучения. Поэтому ультрафиолет не задерживается в массе полимера и не действует разрушающе на его внутреннее строение (УФ-лучи не вызывают его пожелтения и деградации и материал не теряет своих механических свойств в течении 10 лет и более).
6. СВЕТОПРОНИЦАЕМОСТЬ. Отсутствие собственной окраски и прозрачность предоставляют возможность обеспечить высокую светопроницаемость. Последняя у акриловых листов такая же, как и у стекла светопропускание составляет до 93% видимого света (только 8 % падающего света отражается) - это больше, чем у любого другого полимерного материала и не изменяется с течением времени, сохраняя свой оригинальный цвет. Светопропускание "матового" оргстекла может находиться в пределах от 20% (т.е.быть практически "глухим") до 75% (полупрозрачным). Листы со светопропусканием 50-75% используются, например, для производства светильников. Оптимальный вариант светопропускания для рекламных изделий с внутренней подсветкой - 25-30%.
7. АКРИЛОВОЕ СТЕКЛО УСТОЙЧИВО К ДЕЙСТВИЮ РАЗЛИЧНЫХ ГАЗОВ, присутствующих в городском воздухе и воздухе морских побережий. Оно также устойчиво к воздействию сырости, бактерий и микроорганизмов, обладает высокой химической стойкостью к воздействию неорганических веществ, солей и их растворов. С другой стороны, такие органические вещества как хлоропроизводные углеводородов, кетоны и эфиры являются растворителями для акрилового стекла.
8. ОРГСТЕКЛО - ЛЕГКОВОСПЛАМЕНЯЮЩИЙСЯ МАТЕРИАЛ, но при горении оно не так опасно, как другие горючие пластики, т.к. не выделяет никаких ядовитых газов. Температура воспламенения - 460-635 С.
9. АКРИЛ - ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТЫЙ МАТЕРИАЛ, не продуцирует никаких токсических веществ и абсолютно безопасно. Оно может использоваться на улице и в помещениях, в т.ч. в детских и лечебных учреждениях. Оргстекло может быть полностью использовано повторно после его переработки.
10. АКРИЛОВОЕ СТЕКЛО ЛЕГКО В ОБРАБОТКЕ. Резке, сверлении, склеивании, его можно гнуть и формовать, полировать и фрезеровать, окрашивать и гравировать (в том числе осуществлять лазерную гравировку), оно имеет отличное сцепление со всеми видами самоклеящихся виниловых плёнок.
11. АКРИЛОВОЕ СТЕКЛО ЛЕГКО ГНЁТСЯ "ХОЛОДНЫМ СПОСОБОМ" (без нагрева).
12. ОРГСТЕКЛО - ТЕРМОПЛАСТИЧНЫЙ МАТЕРИАЛ, т.е. оно имеет способность размягчаться при нагреве и сохранять при охлаждении ту форму, которую ему придали. Литьевое акриловое стекло великолепно формуется, что позволяет изготавливать из него объёмные изделия различного назначения, в том числе эксклюзивную барельефную и полнообъёмную световую рекламную продукцию.
13. ТЕМПЕРАТУРА РАЗМЯГЧЕНИЯ. акрилового стекла (в зависимости от производителя и марки) находится в пределах 90 - 110 С, максимальная температура его применения соответствует 80 -100С.
14. ХОРОШИЕ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА. Молекулярная структура органического стекла такова, что препятстсвует проникновению электрически заряженных частиц в его волокна. Отсюда низкая электропровность акрила, позволяющая использовать его при производстве самой широкой номенклатуры продукции.
Возможные цвета оргстекла:
прозрачный;
прозрачный с эффектом зелёной кромки (обыкновенного кварцевого стекла);
белый (для световых коробов);
тонированный (частично прозрачный);
жёлтый;
красный;
зелёный;
синий;
оранжевый;
фиалетовый;
зеркальный;
флюорисцентный.
Фактура поверхности:
структурированное
«Satine»
«MASTERCARRE»
«призма» («соты»)
Способы производства
Акриловый пластик производят двумя методами:
1. Литьевым
2. Экструзионным
Если речь идет о цветном, флуо или флуолюкс, тонированном, с поверхностью под металл или зеркальном пластике, то это литой пластик. Прозрачный или молочный может быть как литым, так и экструдированным. Возникает вполне закономерный вопрос: в чем разница между этими пластиками? Вопрос достаточно важный, и, зная ответ, Вы застрахуете себя от дефектов в готовом изделии. Физические свойства этих акриловых листов отличаются незначительно. Оба имеют превосходную устойчивость к старению. В течение 10 лет взаимодействия с внешней средой, плиты любой толщины сохраняют свои характеристики практически без изменений. Более значительные различия связаны с термическими и химическими свойствами, а также с особенностями обработки обоих материалов. Основное различие в характеристиках заложено в способе изготовления.
Литое оргстекло (литой акрил)
Для литого оргстекла исходным материалом является жидкий мономер метилметакрилата. На первом этапе производства в мономер добавляются различные добавки для окрашивания листов или придания им специальных свойств, отвердители и другие компоненты. После этого, холодную растворённую массу акрила заливают между двумя специальными силикатными стёклами, помещают в рамку, производят термообработку в воде и затем воздухом. В результате полимеризации получается твёрдый листовой материал, который обрезается по стандартным размерам.
Литое оргстекло (литой акрил) отличается от экструзионного оргстекла (экструзионного акрила) прежде всего молекулярными связями. В литом оргстекле они более прочны.
Вследствие особенностей производства, ассортимент литого акрила гораздо шире и производится он практически в неограниченном диапазоне толщин, в то время как экструзионный — от 1,5 до 24 мм. Литое оргстекло более ударопрочно (имеет «сшитую» молекулярную структуру), имеет лучшую химическую стойкость, лучше экструзионного полируется и надежнее при формовке (меньше реагирует на неравномерность прогрева, меньше усадка, меньшее влияние концентраторов напряжений).
Кроме этого, для литого оргстекла имеются следующие особенности по сравнению с экструзионным оргстеклом:
длина листов меньше, чем возможная длина экструзионных листов,
меньшая способность к склеиванию,
более высокие температуры и более широкий диапазон температур при термоформовке (примерно 160—190°С вместо 150—170°С у экструзионного),
большее усилие при формовке,
меньшая усадка при нагреве (2% вместо 6% у экструзионного),
возможна переформовка изделий.
Экструдированное оргстекло изготавливают непрерывным методом на экструзионных линиях. Экструзионная линия состоит из нескольких технологических узлов.
Исходный материал - гранулы, которые уже являются практическим готовым ПММА (полиметилметакрилат), а экструзия - это всего лишь придание формы листа некоторому количеству гранул.
Гранулы полиметилметакрилата через дозаторный бункер поступают в экструдер, который представляет собой обогреваемый цилиндр определенного диаметра - от величины диаметра зависит производительность экструдера. Внутри цилиндра находится спиралевидный червеобразный шнек, который перемещает расплавленную под действием тепла массу полимерного материала к передней части экструдера при этом перемешивая и гомогенизируя расплав с необходимыми добавками.
По мере продвижения расплава в различные части экструдера могут быть добавлены (если это необходимо) различные добавки к полимеру: красители, наполнители, различные стабилизаторы, в том числе, добавки, улучшающие эксплуатационные характеристики листового материала и другие необходимые в каждом конкретном случае компоненты. По достижении расплавленной массы акрила передней части экструдера она поступает в формообразующую щелевидный "головку", величина зазора в которой определяет конечную ширину и толщину готового листа (этим способом, кстати, изготавливаются "бесконечные" профили, трубы и листы (как компактные, так и многоперегородчатые)). После выхода из "головки" материал проходит через несколько валков, имеющих между собой точно заданное расстояние, которое и определяет конечную толщину получаемого листового материала. Поверхность валков имеет специальный слой с высокой степенью чистоты обработки, что позволяет получать листы с высокими оптическими и эксплуатационными характеристиками. Далее материал охлаждается, причем это происходит постепенно и равномерно, что исключает возникновение внутренних напряжений в изделии. Затем по мере продвижения по линии лист покрывается с двух сторон предохранительной плёнкой, автоматически режется по заданному размеру и тут же складируется. Следует отметить, что экструзия - процесс непрерывный, требующий большого количества сырья, и выгоден только для больших партий.
Для литого оргстекла исходным материалом является жидкий мономер метилметакрилата. На первом этапе производства в мономер добавляются различные добавки для окрашивания листов или придания им специальных свойств, отвердители и другие компоненты. После этого холодную растворённую массу акрила заливают между двумя специальными силикатными стёклами, помещают в рамку, рассчитанную на партию из 20 листов, производят термообработку в воде и затем воздухом. В результате полимеризации получается твёрдый листовой материал, который обрезается по стандартным размерам.
Вследствие этих особенностей производства, ассортимент литых акрилов гораздо шире и производится он практически в неограниченном диапазоне толщины, в то время как экструдированный - от 1,5 до 24 мм (для него характерна стабильность толщины листов, допуск которой не превышает 5%, в то время как разнотолщинность листов литьевого оргстекла может достигать 30%). Литьевое оргстекло более ударопрочно (имеет "сшитую" молекулярную структуру), лучше экструзионного полируется и великолепно формуется.
В результате литья получается пластик, внутренняя структура которого имеет длинные молекулярные связи и, выражаясь образно, похожа на спагетти. У пластика, полученного путем экструзии, цепи короткие и внутренняя структура выглядит как мелко порезанная вермишель. Если помнить об их разной внутренней структуре, то легко понять различия в их характеристиках и почему они ведут себя по-разному. Таким образом, выбор литьевого или экструзионного оргстекла зависит от того, для производства каких именно изделий Вы планируете его использовать. Обработка акриловых пластин осуществляется при помощи станков, предназначенных для обработки древесины или механических станков (режущих, фрезерных, токарных, сверлильных). За основу обычно берут плотность алюминия или его нежестких сплавов.
Длина листов, производимых экструзионным способом, не ограничена технологическим процессом, т.е. можно получить листы длиной 4, 6, 12 м, но из-за возникающих проблем транспортировки таких листов, стандартный размер экструзионного оргстекла на рынке пластиков все же не превышает 2050 Х 3050 мм.
Каждая из технологий имеет свои преимущества и недостатки. Если говорить о температурных режимах обработки и эксплуатации, то за счет отсутствия в литых стёклах внутренних напряжений, неизбежно возникающих в экструзионных стёклах ( в процессе производства последних в них "застывают" остаточные механические напряжения, которые могут сказаться позже, уже во время эксплуатации, внезапными (без видимой причины) трещинами), литые стёкла гораздо лучше обрабатываются, в особенности при температуре. Это касается, прежде всего, таких способов обработки, как термогибка и вакуумная термоформовка. Те из изготовителей рекламы, кто уже освоил такие интересные технологии, как вакуум-формовка прекрасно знают, что применение экструзионных стёкол даёт значительный процент брака из-за растрескивания заготовок при нагревании и охлаждении.
К сожалению, пока ещё далеко не все сайнмейкеры владеют технологиями термоформовки и замечательные температурные преимущества литых стёкол с высоким качеством сформованных деталей форм без нарушений оптических свойств для них остаются невостребованными.
В настоящее время, подавляющее большинство акриловых стёкол в рекламном производстве используется в световых коробах. Для этого применения вопрос температурной прочности и стабильности материала не столь принципиален. Зато принципиален вопрос идеально ровных краев листа и стабильно-точной толщины по всему размеру листа. А это как раз две слабые стороны литых акрилов: особенности технологии литья не позволяют достичь высокой степени точности толщины по всему размеру листа, в особенности по краям. Как правило, литые стёкла отличаются несколько неровным, слегка оплывшим краем (вследствие своего метода производства). По краям листа толщина может быть слегка меньше, чем в центре. Конечно, разброс толщины по краям составляет максимум 10%, но в некоторых случаях это может быть важно.
Края литьевого листа не имеют четкого 90-градусного торца вследствие все тех же особенностей технологии, и в некоторых случаях это требует подрезки края.
Экструзионные листы лишены этих особенностей: край листа - это чёткий прямоугольный торец, идеально ровный по толщине во всех точках листа, а толщина листа идеально стабильна - разброс максимум 1-2%. Эти преимущества, в сочетании с более низкой ценой экструзионных стёкол по сравнению с литьевыми, , неизменно привлекают большую часть сайнмейкеров. В настоящий момент экструзионные стёкла получили более широкое хождение на рынке наружной рекламы нежели литьевые, поскольку чаще всего здесь листовой акрил используется в качестве световой плоскости короба или объёмной буквы - то есть в тех применениях, где преимущества литьевых стёкол не столь очевидны, тогда как их недостатки (и главный из них - малый размер листа) сказываются отрицательно.
Способы обработки
Общие замечания
PLEXIGLAS GS изготавливается литьем, в то время как PLEXIGLAS ХТ методом экструзии. Механическая обработка обоих типов материала производится практически одинаковыми методами. Это также относится к материалам PLEXIGLAS для специальных приложений, таких как SOUNDSTOP (для прозрачного звукового барьера), или со специальными поверхностями. Поверхность может быть устойчивой к абразивным воздействиям, текстурированной, металлизированной, или покрытой, например, покрытие HEATSTOP (отражает солнечное тепло), SATINICE (с сатиновой поверхностью) и NODROP (рассеивает воду и препятствует образованию капель).
Отличия в обработке указанных разновидностей материала указаны в соответствующих секциях. Мы надеемся, что данная брошюра поможет вам достичь оптимальных результатов. Если у вас возникнут вопросы, связанные с представленной здесь информацией, или в связи с практической деятельностью, осуществляемой в соответствии с этой информацией, пожалуйста, обращайтесь в офис компании Факториал. Мы, в свою очередь, будем признательны за любые предложения, основывающиеся на вашем опыте в данной области.
Геометрические формы
PLEXIGLAS GS производится в форме цельных плоских листов, блоков, труб и прутков с гладкой или сатиновой (PLEXIGLAS SATINICE) поверхностями.
PLEXIGLAS XT изготавливается как обычный или ударопрочный (PLEXIGLAS RESIST®) акрил с гладкой, текстурированной или матовой (PLEXIGLAS SATINICE) поверхностями в виде цельных плоских листов, волнистых листов, многостенных листов, труб, прутков, зеркальных листов, а также в виде пленок (EUROPLEX®).
Цветные листы имеют равномерную окраску по всему объему.
Независимо от того в стандартном или специальном формате выпущен материал, все листы уложены на паллеты и снабжены рекомендациями в отношении правильного хранения и транспортировки внутри предприятия. Так, компания Roehm отмечает на паллетах с волнистыми или сотовыми листами точки, куда следует вставлять лапы автопогрузчика. Вообще говоря, оргстекло лучше всего хранить в помещениях. Все наши листы защищены полиэтиленовой пленкой, утилизация которой не представляет трудностей.
Изменения размеров и внутреннее напряжение
Механическая обработка влияет на общее поведение пластмассовых деталей. Таким образом, напряжение, возникающее внутри обрабатываемых областей детали, может вызывать проблемы при последующих этапах работы, таких как, например, склеивание. Это внутреннее напряжение - такое же, как в формованных деталях - должно быть ослаблено путем отжига в специальных печах.
Термоформование обычно вызывает усадку материала в результате действия нагрева. Усадка по длине и ширине может отличаться в зависимости от модификации применяемого материала, и должна учитываться при порезке заготовок по размеру. Если механическая обработка производилась только на одной поверхности листа, то может наблюдаться незначительная деформация заготовки. Эта деформация может быть устранена последующим отжигом. В случае более сложных форм деформацию можно в целом предотвратить, если материал перед механической обработкой подвергнуть отжигу при температуре выше температуры размягчения материала. Как и большинство других пластмасс, наши полуфабрикаты также имеют высокий коэффициент теплового расширения. Его величина составляет для PLEXIGLAS GS и XT 0.07 мм/м*К. Влажность также оказывает влияние на стабильность размеров, но в меньшей степени, чем нагрев. Пример: техническая деталь из PLEXIGLAS GS длиной 1,000 мм при температуре от 10 до 30 С демонстрирует удлинение 1.4 мм (20 К * 0.07 мм/м * К * 1 м). Следовательно: всегда проверяйте размеры одинаковых деталей при одинаковых температурах окружающей среды и одинаковых температурах материала.
Маскирующая пленка
В зависимости от модификации и толщины материала поверхности наших листов маскированы самоклеющейся или липкой пленкой. Обычно пленку для маскирования поверхности оставляют на листе, пока лист не будет установлен на своем окончательном месте использования.Если пленку нужно удалить, например, перед термоформовкой или склейкой, крепко удерживайте лист за один край и сдирайте пленку одним быстрым движением руки. Если листы находятся под воздействием атмосферного влияния, то пленка должна быть удалена в течение четырех недель, независимо от её адгезионной способности, так как по истечении этого времени полиэтилен может стать хрупким или может сильней приклеиться. В обоих случаях пленка не может в дальнейшем удаляться надлежащим образом, а поверхности листа, вероятно, будет причинен вред.
чистка оргстекло акрил обработка
Маркировка
Не вызывающая загрязнения окружающей среды маскирующая пленка из полиэтилена предназначена для защиты оргстекла при транспортировке и хранении. Мы рекомендуем не удалять её при механической обработке. Лучше всего удалять пленку на месте не раньше, чем деталь будет готова к применению. Разметка, например, отверстий под сверление, контуров или краев, которые потом будут вырезаны, выполняется на маскирующей пленке. Если последняя уже удалена, можно использовать специальные карандаши (например, мягкий графитовый карандаш или фломастеры) для разметки непосредственно на поверхности листа. Резцы или пробойники не следует использовать, если не будет гарантировано, что надрезы, вызванные их применением, будут удалены последующей операцией. В противном случае все упомянутые материалы - даже ударопрочный PLEXIGLAS RESIST, - могут растрескаться или разломаться на части при прикладывании нагрузки.
Последующая защита поверхности
Если обработанные плиты, полуфабрикаты или изделия в собранном виде, сделанные из оргстекло, должны быть защищены от налипания грязи, воздействия химических веществ или других факторов во время последующей обработки или хранения, например, во время реставрационных работ, то могут быть рекомендованы следующие меры:
a. покрытия, наносимые в жидком виде (защитные покрытия) которые могут быть позже удалены как пленки (например, 30% водные растворы PVAL) или защитные пленки
b. совместимая клеящая креповая лента (самоклеющиеся пленки)
c. клеящие полиэтиленовые пленки (пленки) или полиэтиленовые пакеты, которые затем закрывают или сваривают.
Ооргстекло можно обрабатывать на оборудовании, обычно применяемом для обработки дерева или металлов. Высокоскоростные установки, работающие при низкой вибрации, обеспечивают получение чистых резов. Шлифовальные станки (шлифовальные инструменты и станки) и дисковые пилы, в частности, должны быть снабжены экстрактором для оперативного удаления отходов или стружки.
Высококачественные инструменты с пневматическим приводом также могут использоваться для обработки материалов.
Инструменты
Оргстекло обрабатывают с помощью инструментов, изготовленных из инструментальной стали, а также твердосплавного или алмазного инструмента. Тупой инструмент вызывает по краю реза образование заусенцев, сколов, напряжений и т.д. Резцы должны быть всегда остро отточены, при этом особое внимание следует обратить на угол зазора и главный передний угол. Инструменты, которые ранее использовались для обработки дерева или металла, не могут применяться для пластика. Только острые инструменты должны использоваться для механической обработки PLEXIGLAS. Необходимо также позаботиться об адекватном охлаждении инструмента.
Для PLEXIGLAS могут использоваться охлаждающие смазки без масла Рекомендуется концентрация в воде около 4%.
Порезка
Оргстекло обычно режется путём применения дисковых или ленточных пил. Также допустимо использование ножовок и ручных пил. Использование беззубых пил не приносит удовлетворительных результатов.
Ударопрочные материалы, такие как PLEXIGLAS RESIST, могут обрабатываться при помощи высечки или гильотины, в зависимости от толщины.
Нанесение бороздок и поломка
На листы оргстекла толщиной до 3 мм могут быть нанесены бороздки с помощью резца (цикли) вдоль линейки или изогнутого шаблона с не слишком малым диаметром, а затем по месту бороздок листы могут быть аккуратно сломаны. Этот способ популярен среди сторонников метода «сделай сам», а также среди строителей, если все остальные инструменты недоступны. В отличие от распилки и фрезерования, поверхности разлома содержат незначительное присущее ему напряжение и потому не нуждаются в отжиге. С кромки нужно снять заусенцы с помощью шабера.
Высокопрочные материалы как PLEXIGLAS RESIST не подходят для нанесения бороздок и ломки.
Лазерная порезка
Обычно листы оргстекла могут быть аккуратно порезаны с помощью лазеров СО2. Глянцевая кромка после порезки лазером, обычно получаемая на акриловых материалах, может быть разной по качеству в зависимости от модификации материала, его толщины и цвета. Это должно быть проверено заранее, и лазер настроен соответствующим образом.
Края плиты большой толщины всегда будут слегка скошены. Лазерный луч должен быть сфокусирован по центру толщины листа. Если фокусировка происходит выше или ниже этой точки, то б
· Для толщины листа до 6 мм: линзы 2,5
· Для толщины листа от 6 до 15 мм: линзы 5
· Для толщины листа свыше 15 мм: линзы 10
Между фокусными расстояниями 5” и 10” лазерная оптика не оказывает влияния на внешний вид края реза, однако вместе с позицией фокусировки и толщиной листа она влияет на угол края.
С целью предотвращения попадания на линзы брызг испаряющегося газа достаточна минимальная подача сжатого воздуха (с отделением масел и воды) на головку лазера.
В то же время выделяемые испарения должны соответствующим образом удаляться со стороны выходы лазерного луча при помощи небольшой вытяжки и, опять же, подачи воздуха. В дополнение к вышеуказанным системам нагнетания или вытяжки, некоторые системы оборудованы соплами на головке лазера для подачи инертного газа, например, азота. Это решение не является необходимым для обычной порезки, но может быть полезно для точных работ.
Возможное отражение лазерного луча в результате использования плоской опоры для листа PLEXIGLAS может загрязнять линзы. Опора в виде решетки обычно предотвращает это явление.
Лазерный луч с контролем скорости и мощности может улучшать результаты порезки. Лазерное оборудование, совмещенное с компьютером, может осуществлять резку даже самых сложных контуров. Соответствующие системы дают возможность обработки трехмерных деталей.
Напряжение, образующееся возле кромки, может быть снято последующим отжигом во избежание появления волосных трещин
Резка водой
Порезка пластиковых листов на воднорежущем станке подобна порезке с помощью лазерного луча. Несмотря на меньшие затраты, вода не позволяет достигать таких же высоких скоростей резки, как лазерный луч и не обеспечивает образование глянцевой кромки.
Имеется две альтернативы:
· резка с помощью струи чистой воды
· резка с помощью абразивной воды
Порезка с помощью струи воды не дает хороших результатов на акриловых материалах. Однако добавление в воду абразивов позволяет работать с оргстеклом.
В результате кромка выглядит как после пескоструйной обработки. Скорость подачи зависит от толщины материала, желаемого качества резки и зернистости абразива. Например, скорость резки для PLEXIGLAS GS толщиной 10 мм составляет около 100 мм/мин.
Сверление
Внимание: Прежде, чем использовать доступные в продаже винтовые сверла для металла при работе с акрилом, их режущая кромка должна быть соответствующим образом заточена. Во время сверления тонких листов рекомендуется закрепить их на плоской сплошной основе с целью предотвратить появление стружки с нижней стороны просверленного отверстия. Сверло должно входить осторожно и медленно. Как только режущая кромка со всех сторон проникнет в материал, скорость подачи может быть увеличена. Непосредственно перед прохождением нижней части поверхности, она должна быть снова уменьшена.
При сверлении толстостенных материалов, глубоких либо глухих отверстий вручную, инструмент необходимо извлекать несколько раз, чтобы избежать перегрева. Отверстия в деталях вращения либо в длинных изделиях лучше сверлить на токарном станке.
Специальные сверла и зенкеры
a. Ступенчатое сверло Этот вид сверла с одной кромкой не оставляет никаких следов от вибрации и гарантирует просверливание чистых отверстий цилиндрической формы. С каждым последующим шагом углубления сверла происходит одновременное увеличение отверстия, что повышает эффективность рабочего процесса.
b. Коническое сверло Просверленные отверстия имеют слегка коническую форму. Образование стружки в точке проникновения этого сверла с тройной кромкой не происходит.
c. Специальный зенкер С одной кромкой; особенно пригоден для удаления заусенец с уже существующих отверстий; хороший сход стружки благодаря скошенному сверлению; отсутствие следов вибрации.
d. Режущее сверло Очень просто в применении, в том числе, и для длинных отверстий.
e. Зенкер Этот инструмент с многочисленной кромкой рекомендуется использовать при удалении заусенец и при рассверливании.
Особенного внимания должно быть уделено высокому качеству режущей кромки сверла.
Скорости специальных сверл обычно заметно отличаются от скоростей спиральных сверл. Сверла (a), (b), (c) и (e) обычно работают на низких скоростях, которые в свою очередь варьируются в зависимости от материала. С другой стороны, сверло (d) часто работает на скорости более 10'000 оборотов/мин, подобно фрезам.
Вырезание отверстий
Большие отверстия в тонких листах оргстекла могут быть получены с использованием следующих инструментов.
Особенно в случае вырезания отверстий, режущая скорость должна регулироваться в зависимости от условий работы. Используются доступные в продаже инструменты для работы с металлом. При обработке PLEXIGLAS XT пилами для отверстий рекомендуется применять охлаждение водой.
Резчики отверстий, используемые для PLEXIGLAS, должны иметь главный передний угол 0°. Как и при сверлении, тонкие листы должны крепиться на сплошную горизонтальную опору для того, чтобы нижняя поверхность отверстия получалась чистой и ровной.
Для отверстий с диаметром до 60 мм используйте пилу для отверстий, обладающую тем преимуществом по сравнению резчиком отверстий, что она совместима с ручной дрелью. Центральное сверло обычно используется для предварительного просверливания центра отверстия с целью стабилизации.
Торцевые фрезы должны работать на высоких скоростях (от 10'000 об/мин и более). Допустимо использование простых инструментов, если они оснащены фрезерным двигателем (с ручным управлением). При работе с плоским материалом можно получать большие отверстия путём фрезерования, а также, поскольку не требуется сверление центрального отверстия, можно вырезать круглые диски, при условии, что станок оснащен вращающимся столом. Лист может крепиться к столу либо механически, либо за счет вакуума. В обоих случаях он должен быть плотно прикреплён во избежание вибрации и раскалывания.
Нарезание резьбы
Все доступные в продаже метчики и плашки могут использоваться для нарезания внутренней или наружной резьбы в материале оргстекло. Рекомендуется использование смазочных материалов, совместимых с акрилом.
Во время последующего винтового соединения необходимо убедиться в отсутствии масляной плёнки на металлических винтах или в совместимости этого масла с пластмассой. Пластмассовые винты, например из полиамида, рекомендуются для использования при внутренней резьбе.
Нарезание резьбы в пластиках всегда влечёт за собой риск ломки по причине эффекта надреза. Особенно это относится к экструдированным акрилам. Поэтому данная операция не должна использоваться с PLEXIGLAS XT. Этот способ соединения должен рассматриваться как последний выбор после склейки, прижима или винтового соединения через сплошное отверстие.
Просверливаемое отверстие с зазором должно быть примерно на 0,1 мм шире, чем в случае со сталью. С целью сократить до минимума изнашивание резьбы - по причинам починки или для того чтобы увеличить степень стабильности данной части, усиление внутренней резьбы является весьма полезным. Этого можно достичь путём резьбовой металлической вставки, которая может быть вмонтирована различными способами.
Фрезерование
Метод фрезерования (фрезерные или ручные фрезерные станки) применяется для оргстекло для обработки кромки после сверления, высечки или порезки на гильотине, для создания криволинейных контуров и закруглений, а также при обрезке краев отформованных деталей.
По сравнению с распиливанием, здесь особенно очевидны два преимущества. Во-первых, возможно получение практически любого желаемого контура из листового материала с наибольшей точностью и без риска появления стружки с нижней стороны выреза. Помимо этого, определенно лучшее качество порезки сокращает расходы на дальнейшую обработку.
Для работы могут быть использованы любые доступные в продаже Фрезерные станки, начиная от простой ручной фрезы и заканчивая оборудованием к ЧПУ. Несмотря на то, что многие станки поставляются с цилиндрическими фрезами с множественной кромкой, необходимо использовать одно- или двух- кромочные торцевые фрезы малого диаметра с эффективным удалением стружки с целью достижения высоких скоростей резки, и тем самым чистых резов. Если фрезы с множественной кромкой используются на высоких скоростях, возможно, что зубцы засорятся. Тем не менее, в случае с фрезами с одной кромкой важно точно сбалансировать зажимный патрон с помощью закрепляющих винтов. В противном случае, неустойчивость может привести к появлению следов от вибрации на детали и/или повреждению станка.
Фрезерование по шаблону
Для закругления углов, вырезания кругов, букв или различных контуров используются верхние фрезеровщики или обратные фрезеровщики. В случае верхнего фрезеровщика шаблон лежит под заготовкой. Фиксирующие устройства, такие как ограничитель, отверстие для вакуума, и т.д., находятся также под заготовкой. Шаблон либо направляется вдоль стержня, либо монтируется на штифте.
Гравирование
Промышленные или художественные гравировальные работы обычно выполняются гравировальными фрезами, верхними или обратными фрезами. В качестве инструмента используются одно- кромочные фрезы, которые либо управляются электронным образом, либо направляются вручную вдоль шаблона.
Для художественных гравировальных работ могут использоваться фрезеровальные или абразивные инструменты с электрическим или пневматическим приводом, а также высокоскоростные электрические алмазные гравировщики.
Обработка на токарном станке
Токарные станки, обычно используемые для работ с металлом, также применяются для токарной обработки PLEXIGLAS GS. В зависимости от изделия и вида токарного станка скорость резки должна быть максимально возможной. Эмпирическое правило следующее: в десять раз быстрее, чем при обработке стали. Непременным условием для достижения хороших результатов является остро заточенный токарный инструмент.
Обработка напильником, удаление заусенцев
Оргстекло может подвергаться обработке всеми традиционными напильниками и достаточно тонкими рашпилями. Ранее они не должны использоваться для обработки металла. Выбор инструмента зависит от поставленной задачи, например черновой обработки или тонкой обработки. Для удаления заусенцев с частей, подвергшихся пилению, фрезерованию или токарной обработке также используются треугольные и обычные шаберы, особенно если нужно работать с тонкой кромкой.
Шлифование
Во всех случаях рекомендуется влажное шлифование во избежание возникновения термального напряжения в заготовке и засорения абразивной поверхности. Выбор абразивного зерна зависит от глубины следов инструмента или царапин: чем глубже следы, тем грубее зерно. Шлифование обычно осуществляется несколькими этапами с сокращением размера зерна.
Рекомендуются следующие три этапа:
1. грубый, зерно 60
2. средний, зерно 220
3. тонкий, зерно от 400 до 600
Шлифование может быть осуществлено вручную с использованием абразивной бумаги или шлифовального блока, оба должны проходить по материалу круговыми движениями. При механическом шлифовании, например, с помощью вращающихся абразивных дисков, орбитального шлифовального станка или ленточно-шлифовального станка, заготовка должна двигаться легко, на нее не нужно слишком долго и слишком сильно давить (не смотря на влажную шлифовку), поскольку нагрев в результате трения может вызвать накопление напряжения и повреждение поверхности.
Влажная обработка с помощью мелкой стальной ваты, например типа 00, рекомендуется для деталей вращения или неровных поверхностей. Механическое огрубление поверхности при шлифовании (перед полировкой) или матирование при пескоструйной обработке служит причиной тому, что поверхность легче притягивает грязь и проявляет отпечатки пальцев.
Полировка
Кромка оргстекла может быть легко отполирована. Для PLEXIGLAS GS и XT подходящими являются следующие три способа:
· полировка лентой, матерчатым полировальным кругом или тканью
· огневая полировка
· алмазная полировка
Обычно для полировки используются полировальные воски и полировальные пасты. Однако может применяться и обычная автомобильная полировка. Непосредственно после обработки все следы полирующих средств должны быть осторожно удалены или смыты водой. Поэтому разумно использовать растворяемые водой виды паст, например полировальная паста для акрила.
Поскольку материалы, применяемые в полировании, – войлочная лента, матерчатый полировальный круг или ткань для подкладки перчаток – очень мягки, поверхность, подлежащая полированию должна иметь низкую шероховатость. Если данное условие не соблюдено, поверхность станет гладкой, но следы инструмента или царапины останутся видимыми. Торцы могут быть тонко обработаны шабером, при условии, что они в последствии будут отполированы войлочной лентой.
Обычно полировка производится при помощи движущей войлочной ленты или вращающегося полировального круга в сочетании со специальными видами полировального воска. Блеск поверхности может далее быть усилен последующей ручной обработкой при помощи мягкой ткани, не содержащей хлопка-волокна (ткань подкладка для перчаток) или ватой с полирующим средством. Кромку и маленькие детали предпочтительно полировать с помощью войлочных полирующих лент, при этом их легче удерживать в одном положении, чем при полировке широким матерчатым кругом. Для того чтобы не повредить заготовку за счет неровностей ленты или матерчатого полировального круга заготовка должна описывать круговые движения. Войлочная лента должна ходить со скоростью около 20м/сек, т.е. вдвое быстрее, чем при шлифовании.
Автоматические полировальные станки рекомендуется использовать при производстве крупных партий изделий, где важно обеспечить острые края и углы, например для «картинок в блоке акрила».
Матерчатый полировальный круг (полировальное колесо) особенно удобен при обработке широких и изогнутых частей. Вращающийся блок с тканью состоит из свободно посаженных (для рассеивания нагрева от трения путём проветривания) петель хлопка и/или фланели. Перед началом процесса полировки немного воска накладывается на вращающееся колесо, которое всегда должно быть очищенным от старого затвердевшего воска. Для его снятия может быть использовано лезвие старой ножовки. Периферийная скорость матерчатого полировального круга между 20 и 40 м/сек.
Ещё одним способом окончательной обработки торцов PLEXIGLAS GS и XT является огневая полировка (устройство для огневого полирования). Несмотря на то, что при данном способе нет необходимости в тонкой обработке, как дополнительном рабочем этапе, торцы должны быть свободны от остатков наподобие налипающего шлифовального шлама или пота с рук. Обычно после огневого полирования остаются видимыми следы от предыдущего пиления или фрезерования. Поэтому этот более экономичный метод полирования (по сравнению с применением матерчатого полировального круга) должен применяться в тех случаях, когда установленные требования не очень высоки, например, при работе с самыми распространенными прозрачными тонкими листами. Более толстые листы обычно не поддаются огневой полировке из-за накопления избыточного поверхностного напряжение во время обработки. То же самое касается цветных материалов, где красители или пигменты снижают блеск еще сильней.
Если огневая полировка производится не достаточно квалифицированно, и пламя соприкасается с поверхностью заготовки за пределами кромки, на поверхности может происходить накопление термального напряжения. Это напряжение может повлечь образование волосных трещин при дальнейшей обработке или использовании материала, например, при контакте с клеем, разбавителями для краски или чистящими средствами. Во избежание возможных проблем, в некоторых случаях требуется отжиг.
Существуют полуавтоматические огневые полировщики, работающие на смеси ацетилена и кислорода, предназначенные для прямой кромки плоских листов различной длины. Получаемые этим методом результаты лучше, чем при работе со смесью ацетилен сжатый воздух.
Под конкретную работу вероятна необходимость в подстройке распылителя и его кончика, что должно быть проверено заранее.
Для огневого полирования вручную, например, изогнутой кромки обработанных частей или внутренней поверхности просверленных отверстий, используются настольные устройства, чей огонь вырабатывается смесью водорода и кислорода.
Если оргстекло подвергается алмазному полированию, то нет необходимости в тонкой предварительной обработке. Резка и полировка осуществляются в один проход. Используются фрезеровальные алмазные головки, по меньшей мере, с двумя режущими точками либо токарные инструменты с алмазным покрытием. При этом важна эффективная система отвода возникающей стружки.
Отжиг
Отжиг обозначает процесс, когда части пластика сначала нагреваются, а затем медленно охлаждаются.
Пластики выдерживают значительные напряжения на растяжение, если они одновременно не подвержены действию агрессивных сред.
Следующие факторы приводят к возникновению растягивающего напряжения:
· операции подобные распилке, фрезеровке, токарной обработке и шлифовке
· термоформование
· неравномерный нагрев
· усадка клея
· деформация при соединении (зажимы, сверление, винтовые соединения)
· усадка после локального перегрева из-за неправильно заточенного инструмента или полировки
· сопротивление термическому расширению
· внутреннее напряжение в PLEXIGLAS XT, особенно в трубах, в связи с особенностями технологии производства
· внешние нагрузки
· Если также присутствуют агрессивные вещества, такие как растворители и разбавители при клейке, печати или покраске, мономерные испарения во время резки лазером или огневой полировки, пластификаторы ПВХ изоляционных материалов, герметики, агрессивные чистящие средства, то может произойти образование волосных трещин, даже если та же самая среда не вызывает повреждений частей, свободных от напряжения. Поэтому необходимо предотвратить одновременное присутствие растягивающего напряжения и агрессивной среды.
· Поскольку заранее невозможно исключить, что в будущем материал не будет подвергнут воздействию распространенных вредных веществ, то любое растягивающее напряжение должно быть устранено путём «отжига, снимающего напряжение». С этой целью детали PLEXIGLAS нагреваются в соответствующих печах до температуры ниже точки размягчения на определенный период времени, который зависит от толщины детали. Затем они медленно охлаждаются.
Чистка и уход
Для чистки и ухода за оргстеклом необходима лишь чистая вода. Если загрязнение достаточно заметно, то вода должна быть тёплой и содержать мягкое домашнее моющее средство. В любом случае нужно избегать сухого трения. Перед вытиранием материала насухо, например, при помощи губки, замши или специальной чистящей салфетки Vileda Microclean, необходимо убедиться, что с поверхности удалены все частицы грязи.
После интенсивного натирания пластики особенно становятся статически заряженными и, как следствие, притягивают пыль. Поэтому они должны быть обработаны антистатическим чистящим средством от BURNUS, которое распыляется прямо на чистый или слегка грязный материал (или после тщательной очистки) и распространяется мягкой тканью. Материал насухо не вытирается. Эффект отталкивающий пыль сохраняется долго.
Другим способом снятия статического заряда с листов пластика является обдувка поверхности ионизированным воздухом с помощью специального устройства (ионизирующий пневматический пистолет). Окна и другие элементы остекления могут быть очищены с помощью распылителей под высоким давлением, с добавлением при необходимости средства для мытья посуды.
Применение
Свойства акрилового стекла делают его универсальным материалом, возможности которого выходят далеко за рамки общепринятых областей применения:
· Промышленное и гражданское остекление ( оконное, кровельное, вертикальное, горизонтальное, арочное, купольное) - архитекторы и дизайнеры используют акрил для создания ощущения большего пространства и улучшения естественного освещения помещений.
· Различного рода защитные ограждения, защитные приспособления (кожухи) для перерабатывающих станков и оборудования.
· Технические детали (крышки панелей управления).
· Отсутствие оптических искажений предоставляет возможность применять акрил при изготовлении контактных линз и остеклении воздушного транспорта ( иллюминаторов самолетов), наземных и водных транспортных средств.
· Покрытия осветительных приборов различных величин и форм, светозащитные покрытия (защитные экраны).
· Декоративные светильники, уличные световые фонари, подвесные потолки с внутренней подсветкой.
· Остекление парников, теплиц, оранжерей, зимних садов, внутренних двориков.
· Офисные таблички, рекламные подставки.
· Защитное остекление картин, репродукций, рисунков - листы с антибликовым покрытием предотвращают нежелательные тени и отражения от других световых источников. Сохраняют натуральные цвета картины.
· Звукоизолирующие офисные, внутрикомнатные, пуленепробиваемые, а также душевые перегородки, остекление дверей, витражи.
· Декоративное оформление интерьеров и витрин.
· Оформление выставок, концертов, телестудий, изготовление театральных декораций.
· Торговое и выставочное оборудование.
· Подиумы, полы с внутренней подсветкой.
· Витрины и декоративные элементы витрин.
· Световая реклама (световые короба, изготовление объемных световых букв и витражей, световые табло, световые фасады).
· Рекламные щиты, вывески, козырьки, навесы. Световые купольные своды, световые перекрытия.
· Изготовление презентационных стендов различных форм и дизайна.
· Изготовление посуды, упаковки и мебели.
· Автомобильная промышленность (изготовление дождевой защиты окон автомобилей и др ).
· Сантехника.
· Химическая промышленность и медицина (санитарное и лабораторное оборудование - подставки, корпусы фильтров, рентгеновское оборудование и др.).
· Изготовление подставок, ценников.
· Изготовление дисплеев различных форм.
· Душевые и телефонные кабины, ванны, принадлежности ванных комнат и т.д.
· Лестничные конструкции, парапеты, подоконники, перила, полки.
· Моделирование (испытательные и наглядные модели для учебных и исследовательских целей).
· Для нанесения печати, покрытий.
· Аквариумы - аквариумы из органического стекла собираются с помощью специального акрилового клея. Части корпуса сваривают друг с другом и образование в дальнейшем трещины на месте шва (при соблюдении технологии) практически не возможно. Чаще всего стекла не соединяют под прямым углом: материал позволяет делать аквариумы гнутых форм, поэтому аквариумы из оргстекла более разнообразны, чем аквариумы из обычного стекла. У оргстекла есть целый ряд преимуществ : акрил изолирует тепло воды лучше, чем обычное стекло. Поскольку оргстекло можно формовать по желанию, покровное стекло или специальный фильтровальный ящичек тоже могут быть сделаны со скругленными краями. Акриловые стекла бывают разных цветов, так что можно подбирать их по контрасту. Прозрачность органического стекла очень высока! Оно не желтеет и бьется не так часто, как обычное стекло. К тому же в сравнении с любыми аквариумами из самых разных материалов те, что выполнены из оргстекла, весят меньше всего - конечно, когда они пусты. Для резервуара это может показаться не столь существенным, но для покровного стекла это важно! Мы полагаем, что оргстекло - это материал для людей с индивидуальным вкусом.
Оргстекло весьма гибкий материал, поэтому оно используется при создании аквариумов сложной формы. Уникальные модели, которые никак нельзя изготовить из обычного стекла по причине его хрупкости, без всяких проблем делают из оргстекла: это шаровидные и округлые емкости с различными изгибами, это ширмы, где узкая передняя часть закруглена и не имеет углов, это так называемые "панорамные аквариумы" самых разных вариаций, где одна или обе боковые стенки образуют вместе с фронтальной выпуклую поверхность, это треугольные сосуды с закругленным передним стеклом - и список далеко не завершен. Возможности ограничены разве что только фантазией. Единственное, на что необходимо обратить внимание - чистку стекла как с внутренней, так и с внешней стороны нужно проводить со всей осторожностью: поцарапать плексиглас значительно проще, чем стекло (правда, следует заметить, что царапину можно отшлифовать). Надо пользоваться специальными принадлежностями по уходу за аквариумом (полирующие средства для удаления легких царапин, очиститель и салфетки с антистатиком), а для очистки внутренней стороны от водорослей использовать только губку.