Оргстекло и его виды. Оргстекло, его свойства и виды изделий

Органическое стекло

Органи́ческое стекло́ (оргстекло́), или полиметилметакрилат (ПММА) - синтетический полимер метилметакрилата , термопластичный прозрачный пластик , продаваемый под торговыми марками плексиглас , лимакрил , перспекс , плазкрил , акрилекс , акрилайт , акрипласт и др., также известный под названием акриловое стекло , акрил , плекс .

Материал под маркой Plexiglas создан в 1928 году , с 1933 года началось его промышленное производство фирмой «Röhm and Haas Company» (Дармштадт), в настоящее время Röhm GmbH. Появление органического стекла (в то время "плексиглас") в период между двумя мировыми войнами было востребовано бурным развитием авиации, непрерывным ростом скоростей полёта всех типов самолётов и появлением машин с закрытой кабиной пилота (экипажа). Необходимым элементом таких конструкций является фонарь кабины пилота. Для применения в авиации того времени органическое стекло обладало удачным сочетанием необходимых свойств: оптическая прозрачность, безосколочность, т. е. - безопасность для лётчика, водостойкость, нечувствительность к действию авиационного бензина и масел . В СССР отечественный плексиглас-оргстекло был синтезирован в 1936 году в НИИ Пластмасс. В годы Второй мировой войны органическое стекло широко применялось в конструкциях фонаря кабины, турелей оборонительного вооружения тяжелых самолетов, элементов остекления перископов подводных лодок.

В наши дни теплостойкие фторакрилатные органические стекла используются в качестве легких и надежных деталей остекления высокоскоростных самолетов ОКБ «МиГ» в сочетании с высокопрочными конструкциями из алюминиевых, титановых сплавов и сталей, - работоспособны при температурах эксплуатации 230-250 °C.

Тем не менее полимеры только частично способны заменять термостойкие стёкла повышенной прочности - в большинстве случаев они употребимы только в виде композитов . Развитие авиации подразумевает полёты в верхних слоях атмосферы и гиперзвуковые скорости, высокие температуры и давление, когда органическое стекло вообще неприменимо. Примером тому могут служить летательные аппараты, сочетающие в себе качества космических кораблей и самолётов - «Спейс Шаттл» и «Буран» .

Существуют органические альтернативы акриловому стеклу - прозрачные поликарбонат , поливинилхлорид и полистирол .

Органическое стекло полностью состоит из термопластичной смолы.

Эти органические материалы только формально именуются стеклом , и относятся к совершенно иному классу веществ, о чём говорит и само название, и чем в основном определяются ограничения свойств, и, как следствие того - возможностей применения несопоставимых со стеклом по многим параметрам; органические стекла способны приблизиться по свойствам к большинству видов неорганических стёкол только в композитных материалах , однако огнеупорными они уже никогда не будут; стойкость к агрессивным средам органических стёкол также определяется значительно более узким диапазоном.

Тем не менее, материал этот, когда его свойства дают очевидные преимущества (исключая специальные виды стёкол), используется как альтернатива силикатному стеклу. Различия в свойствах этих двух материалов следующие:

  • ПММА легче: его плотность (1190 кг/м³) приблизительно в два раза меньше плотности обычного стекла;
  • ПММА более мягок чем обычное стекло и чувствителен к царапинам (этот недостаток исправляется нанесением стойких к царапинам покрытий);
  • ПММА может быть легко деформирован при температурах выше 100 °C; при охлаждении приданная форма сохраняется;
  • ПММА легко поддаётся механической обработке обычным металлорежущим инструментом;
  • ПММА лучше, чем неспециальные, разработанные с этой целью виды стёкол, пропускает ультрафиолетовое и рентгеновское излучения, отражая при этом инфракрасное; светопропускание оргстекла несколько ниже (92-93 % против 99 % у лучших сортов силикатного);
  • ПММА не устойчив к действию спиртов , ацетона и бензола .

Оргстекло

Оргстекло (акриловое стекло, полиметилметакрилат (ПММА)) - продукт полимеризации метилметакрилата.

Существует два типа оргстекла - литьевое и экструзионное.

Химический состав стандартного оргстекла у всех производителей одинаков. Другое дело, когда необходимо получить материал с разными специфическими свойствами: ударопрочными (антивандальными), светорассеивающими, светопропускающими, шумозащитными, УФ-защитными, теплостойкими и др. Тогда в процессе получения листового материала может быть изменена его структура или в него могут быть добавлены соответствующие компоненты, обеспечивающие комплекс необходимых характеристик.

Получение оргстекла

Оргстекло получают двумя способами: экструзией и литьем. Сам способ производства накладывает ряд ограничений и определяет некоторые свойства пластика. Экструзионное оргстекло - от англ. exstrusion, от нем. Extrudiert - получают методом непрерывной экструзии (выдавливания) расплавленной массы гранулированного ПММА через щелевую головку с последующим охлаждением и резкой по заданным размерам. Блочное (в России утвердился термин «литьевое» - от англ. cast) - получают методом заливки мономера ММА между двумя плоскими стеклами с дальнейшей его полимеризацией до твердого состояния.

Особенности экструзионного оргстекла по сравнению с литым оргстеклом

  • ряд возможных толщин листов меньше, что определяется возможностью экструдера,
  • возможная длина листов больше,
  • разнотолщинность листов в партии меньше (допуск по толщине 5 % вместо 30 % у литого акрила),
  • меньшая ударостойкость,
  • меньшая химическая стойкость,
  • большая чувствительность к концентрации напряжений,
  • лучшая способность к склеиванию,
  • меньший и более низкий диапазон температур при термоформовке (примерно 150-170 °C вместо 150-190 °C),
  • меньшее усилие при формовке,
  • большая усадка при нагреве (6 % вместо 2 % у литого акрила).

Основные преимущества оргстекла

  • высокая светопропускаемость - 92 %, которая не изменяется с течением времени, сохраняя свой оригинальный цвет
  • сопротивляемость удару в 5 раз больше, чем у стекла
  • при одинаковой толщине оргстекло весит почти в 2,5 раза меньше, чем стекло, поэтому конструкция не требует дополнительных опор, что создает иллюзию открытого пространства
  • устойчиво к действию влаги, бактерий и микроорганизмов, поэтому может использоваться для остекления яхт, производства аквариумов
  • экологически чистое, при горении не выделяет никаких ядовитых газов
  • возможность придавать разнообразные формы при помощи термоформования, без нарушения оптических свойств, с прекрасной деталировкой
  • механическая обработка осуществляется с такой же легкостью, как и обработка дерева
  • устойчивость во внешней среде, морозостойкость
  • пропускает 73 % ультрафиолетовых лучей, при этом УФ-лучи не вызывают пожелтения и деградации акрилового стекла
  • устойчивость в химических средах
  • электроизоляционные свойства
  • подлежит утилизации

Недостатки оргстекла

  • склонность к поверхностным повреждениям (твердость 180-190 Н/мм2)
  • технологические трудности при термо- и вакуумформовании изделий - появление внутренних напряжений в местах сгиба при формовке, что ведет к последующему появлению микротрещин
  • легковоспламеняющийся материал (t воспламенения 260 град.)

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.

Хранение и транспортировка оргстекла

1. Стекло органическое экструзионное транспортируют автомобильным и железнодорожным транспортом в крытых транспортных средствах в соответствии с Правилами перевозки грузов, действующими на данном виде транспорта. 2. Допускается транспортировать оргстекло в открытых транспортных средствах, покрытым водонепроницаемым материалом. 3. Стекло органическое экструзионное должно храниться в закрытых складах при температуре от 5 до 35 °C при относительной влажности воздуха не выше 65 %. 4. При хранении и транспортировке сложенные вместе листы оргстекла лучше переложить листами бумаги, чтобы не допустить механических повреждений. 5. Не допускается транспортирование и хранение стекла органического экструзионного с химическими продуктами.

Способы обработки

сверление, нарезание резьбы, резьбовое соединение, фрезерование, обработка на токарном станке, обработка резанием, пемзование, шлифование, полирование, формование, втягивание, вдувание, сгибание, охлаждение, отжиг, стыкование, склеивание, сварка, окрашивание и металлизация.

Применение

Очки из оргстекла

Как уже отмечено, самолёты и вертолёты, относящиеся к предыдущему поколению, остекляют однослойными или многослойными (композитными) материалами на основе органических и силикатных стекол.

Изделия из оргстекла получают вакуумным формованием, пневмоформованием и штамповкой. Используется также метод холодного формования. Многие области применения этих полимеров пересекаются со стеклом, но оргстекло значительно проще обрабатывается и формуется, а также обладает меньшим весом. Это определяет его преимущество для изготовления различных деталей интерьера, указателей, рекламной продукции и аквариумов . Обычно для связи используется трудоёмкое оптическое стекло. В этом волокне сердцевина делается из кварцево-германатного стекла. Хотя материал стеклянных волокон дешевле пластиковых, их себестоимость выше из-за специальной обработки и технологии изделий. В отдельных, менее ответственных случаях широкое применение для связи имеет пластиковое волокно.

Из необычных областей применения оргстекла следует отметить:

  • Изготовление клея -растворителя для самого себя путём получения мономера (метилметакрилата) перегонкой;
  • В сантехнике (акриловые ванны), в торговом оборудовании .

ПММА нашёл широкое применение в офтальмологии : из него уже несколько десятилетий изготавливаются жесткие газонепроницаемые контактные линзы и жесткие интраокулярные линзы (ИОЛ), которых в настоящее время имплантируется в мире до нескольких миллионов штук в год. Интраокулярные (т. е. внутриглазные) линзы известны под названием искусственного хрусталика , и ими заменяют капсулу, помутневшую в результате возрастынх изменений и других причин, приводящих к катаракте .

Органические стекла как биоматериалы именно из-за таких качеств, как пластичность, позволили заменить стёкла неорганические. (Например, контактные линзы). Работа учёных в течение более чем 20 лет привела к созданию в конце 90-х годов силикон-гидрогелевых линз, которые благодаря сочетанию гидрофильных свойств и высокой кислородопроницаемости могут непрерывно использоваться в течение 30 дней круглосуточно. Тем не менее это не стёкла, но оптический материал со своими характеристиками.

Области применения: осветительная техника (плафоны, перегородки, лицевые экраны, рассеиватели) наружная реклама (лицевые стекла для коробов, световых букв, формованные объемные изделия) торговое оборудование (подставки, витрины, ценники) сантехника (оборудование ванных комнат) строительство и архитектура (остекление проемов, перегородки, купола, танц-пол, объемные формованные изделия, аквариумы) транспорт (остекление самолетов, катеров, обтекатели) приборостроение (циферблаты, смотровые окна, корпуса, диэлектрические детали, емкости).

ПММА широко используется в микро- и наноэлектронике . В частности, ПММА нашёл применение в качестве позитивного электронного резиста в электронно-лучевой литографии. Раствор ПММА наносят на кремниевую пластину или другую подложку с помощью центрифуги , в результате чего образуется тонкая плёнка, после чего сфокусированным электронным лучом, например, в растровом электронном микроскопе (РЭМ) создаётся требуемый рисунок. В тех местах плёнки ПММА, куда попали электроны , происходит разрыв межмолекулярных связей, в результате чего в плёнке образуется скрытое изображение. С помощью проявляющего растворителя засвеченные участки удаляются. Помимо электронного пучка рисунок можно сформировать путём облучения ПММА ультрафиолетом и рентгеновским излучением . Преимущество ПММА в сравнении с другими резистами состоит в том, что с его помощью удаётся получать рисунки с линиями нанометровой ширины. Гладкая поверхность ПММА может быть легко наноструктурирована путём обработки в кислородной высокочастотной плазме , а наноструктурированная поверхность ПММА может быть легко сглажена путём облучения вакуумным ультрафиолетом (ВУФ).

Прозрачное оргстекло

Бесцветный кристально прозрачный лист со светопропусканием 92–93 % (при толщине 3 мм), с идеально гладкой поверхностью, отличающейся сильным блеском с обеих сторон. Максимальная прозрачность, отсутствие искажений изображения Остекление зданий и сооружений (наружное и внутреннее), витрины Прозрачная защита приборов и механизмов.

Прозрачное цветное оргстекло

Равномерно окрашенное в массе прозрачное оргстекло. Наиболее популярны тонированные листы серых (дымчатое), голубых и коричневых (бронза) оттенков. Вообще листы могут быть окрашены в абсолютно любой цвет, иметь многие варианты оттенков разной степени насыщенности, оставаясь при этом прозрачными, не искажающими изображение. Максимальная прозрачность, отсутствие искажений изображения.

Применение

Остекление транспорта, медицинское оборудование, перегородки, ограждающие конструкции купола, навесы, атриумы, фонари, теплицы, оранжереи, солярии, элементы мебели, столешницы, полки, торговое и выставочное оборудование, подставки, держатели, «кармашки» информационных стендов, демонстрационные конструкции, модели, изделия наружной и интерьерной рекламы, POSM, сувенирная продукция, номерки, бирки, различные термоформованные изделия, защитное остекление фотографий, картин, стендов аквариумы, детали интерьера, прозрачные полы, ступени лестниц, перила и т. д. Оформление выставок, шоу, концертов, телестудий.

Прозрачное рифленое оргстекло

Прозрачное бесцветное и цветное оргстекло с выпуклым рисунком на одной стороне листа, другая сторона гладкая. Эффекты светорассеивания за счет светопреломления при значительном пропускании видимого света. За такими стеклами предметы и изображения приобретают размытые очертания. Классические виды рифления: «колотый лед», мелкое и крупное рифление «призматическое», «пчелиные соты», «мелкие волны», «капля». Эксклюзивные виды рифления: «ручей», «укол булавки», «квадраты», «пирамиды», «вельвет», «кожа». Прозрачность, светопреломление, частичное скрытие изображения за листом, особая декоративность.

Применение

Остекление душевых кабин, шторки ванн, остекление межкомнатных дверей, заполнение перегородок, мебель, элементы дизайна, рассеиватели светильников, подвесные потолки с внутренней подсветкой, декоративные конструкции интерьера.

Матовое белое оргстекло

Светорассеивающий лист белого цвета со светопропусканием от 20 (внешне непрозрачный) до 70 % (полупрозрачный) с гладкой, отличающейся сильным блеском с обеих сторон поверхностью. Равномерное светорассеивание, полное скрытие изображения за листом (при подсветке образуется световой экран).

Цветное матовое оргстекло

Светорассеивающий лист определенного цвета (с указанием цвета по RAL, Pantone или каталогу производителя) с различной степенью светопропускания, идеально глянцевой поверхностью. Равномерное светорассеивание, полное скрытие изображения за листом (при подсветке образуется световой экран).

Применение

Рассеиватели светильников, светящиеся подвесные потолки, подиумы, полы с внутренней подсветкой, торговые и рекламные световые вывески (лайт-боксы) с нанесением аппликации из самоклеящихся пленок,фотокаширование, шелкография, дорожные

Полиметилметакрилат
Общие
Систематическое
наименование 		Poly(methyl methacrylate)
Сокращения PMMA
Традиционные названия акриловое стекло
Хим. формула (С 5 O 2 H 8) n
Физические свойства
Плотность 1,19 г/см³
Классификация
Рег. номер CAS 9011-14-7
PubChem
Рег. номер EINECS 618-466-4
SMILES
InChI
ChEBI
ChemSpider
Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа) , если не указано иного.

История

Материал под маркой Plexiglas создан в 1928 году , запатентован в 1933 году Отто Рёмом (нем. Otto Röhm ) . С 1933 года началось его промышленное производство фирмой Röhm and Haas (Дармштадт) , первые продажи готовых изделий относятся к 1936 году .

Появление органического стекла (в то время - «плексигласа») в период между двумя мировыми войнами было востребовано бурным развитием авиации, непрерывным ростом скоростей полёта всех типов самолётов и появлением машин с закрытой кабиной пилота (экипажа). Необходимым элементом таких конструкций является фонарь кабины пилота. Для применения в авиации того времени органическое стекло обладало удачным сочетанием необходимых свойств: оптическая прозрачность, безосколочность, то есть безопасность для лётчика, водостойкость, нечувствительность к действию авиабензина и смазочных масел .

Существуют органические альтернативы акриловому стеклу - прозрачные поликарбонат , поливинилхлорид и полистирол .

История в СССР

Состав

Органическое стекло полностью состоит из термопластичной смолы. Химический состав стандартного оргстекла у всех производителей одинаков. Другое дело, когда необходимо получить материал с разными специфическими свойствами: ударопрочными (антивандальными), светорассеивающими, светопропускающими, шумозащитными, УФ -защитными, теплостойкими и другими, тогда в процессе получения листового материала может быть изменена его структура или в него могут быть добавлены соответствующие компоненты, обеспечивающие комплекс необходимых характеристик.

Свойства

Эти органические материалы только формально именуются стеклом и относятся к совершенно иному классу веществ, о чём говорит само их название и чем в основном определяются ограничения свойств и, как следствие, возможностей применения, несопоставимых со стеклом по многим параметрам. Органические стёкла способны приблизиться по свойствам к большинству видов неорганических стёкол только в композитных материалах , однако огнеупорными они быть не могут. Стойкость к агрессивным средам органических стёкол также определяется значительно более узким диапазоном.

Тем не менее, этот материал, когда его свойства дают очевидные преимущества (исключая специальные виды стёкол), используется как альтернатива силикатному стеклу. Различия в свойствах этих двух материалов следующие:

  • ПММА легче: его плотность (1190 кг/м³) приблизительно в два раза меньше плотности обычного стекла;
  • ПММА более мягок чем обычное стекло и чувствителен к царапинам (этот недостаток исправляется нанесением стойких к царапинам покрытий);
  • ПММА может быть легко деформирован при температурах выше +100 °C; при охлаждении приданная форма сохраняется;
  • ПММА легко поддаётся механической обработке обычным металлорежущим инструментом;
  • ПММА лучше, чем неспециальные, разработанные с этой целью виды стёкол, пропускает ультрафиолетовое и рентгеновское излучения, отражая при этом инфракрасное; светопропускание оргстекла несколько ниже (92-93 % против 99 % у лучших сортов силикатного);
  • ПММА неустойчив к действию спиртов , ацетона и бензола .

Преимущества и недостатки

Основные преимущества
  • малая теплопроводность (0,2-0,3 Вт/(м·К)) по сравнению с неорганическими стеклами (0,7-13,5 Вт/(м·К));
  • высокая светопропускаемость - 92 %, которая не изменяется с течением времени, сохраняя свой оригинальный цвет;
  • сопротивляемость удару в 5 раз больше, чем у стекла;
  • при одинаковой толщине оргстекло весит почти в 2,5 раза меньше, чем стекло, поэтому конструкция не требует дополнительных опор, что создаёт иллюзию открытого пространства;
  • устойчиво к действию влаги, бактерий и микроорганизмов, поэтому может использоваться для остекления яхт, производства аквариумов;
  • экологически чистое, при горении не выделяет никаких ядовитых газов;
  • возможность придавать разнообразные формы при помощи термоформования, без нарушения оптических свойств, с прекрасной деталировкой;
  • механическая обработка осуществляется почти с такой же лёгкостью, как и обработка дерева;
  • устойчивость во внешней среде, морозостойкость;
  • пропускает 73 % ультрафиолетовых лучей, при этом УФ-лучи не вызывают пожелтения и деградации акрилового стекла;
  • устойчивость в химических средах;
  • электроизоляционные свойства;
  • подлежит утилизации.
Недостатки
  • при пиролизе выделяет вредный мономер - метилметакрилат ;
  • склонность к поверхностным повреждениям (твёрдость 180-190 Н/мм²);
  • технологические трудности при термо- и вакуумформовании изделий - появление внутренних напряжений в местах сгиба при формовке, что ведёт к последующему появлению микротрещин;
  • легковоспламеняющийся материал (температура воспламенения +260 °C).

Особенности экструзионного оргстекла по сравнению с литым оргстеклом

  • ряд возможных толщин листов меньше, что определяется возможностью экструдера,
  • возможная длина листов больше,
  • разнотолщинность листов в партии меньше (допуск по толщине 5 % вместо 30 % у литого акрила),
  • меньшая ударостойкость,
  • меньшая химическая стойкость,
  • большая чувствительность к концентрации напряжений,
  • лучшая способность к склеиванию,
  • меньший и более низкий диапазон температур при термоформовке (примерно от +150 до +170 °C вместо от +150 до +190 °C),
  • меньшее усилие при формовке,
  • большая усадка при нагреве (6 % вместо 2 % у литого акрила).

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.

Получение оргстекла

Оргстекло получают двумя способами: экструзией и литьём. Поэтому существует два типа оргстекла - экструзионное и литое. Сам способ производства накладывает ряд ограничений и определяет некоторые свойства пластика.

Экструзионное оргстекло (англ. exstrusion , нем. Extrudiert ) получают методом непрерывной экструзии (выдавливания) расплавленной массы гранулированного ПММА через щелевую головку с последующим охлаждением и резкой по заданным размерам.

Блочное (англ. cast , в русском языке утвердились также термины «литьевое», «литое») получают методом заливки мономера ММА между двумя плоскими стёклами с дальнейшей его полимеризацией до твёрдого состояния.

Способы обработки

Сверление, нарезание резьбы, резьбовое соединение, фрезерование и обработка по заданному профилю, обработка на токарном станке, обработка резанием, пемзование, шлифование, полирование, формование, вакуумное формование, штамповка, втягивание, вдувание, сгибание, нагревание, охлаждение, отжиг, стыкование, склеивание, сварка, окрашивание и металлизация.

В связи со стремительным развитием лазерной техники в последние годы, широкую популярность получил лазерный метод обработки ПММА. CO2-лазеры идеально подходят для этой задачи, поскольку длина волны лазерного излучения этого типа лазера (9,4 - 10,6 мкм) приходится на пик поглощения ПММА. Срез, полученный методом лазерного воздействия, получается гладким, без следов продуктов горения. При лазерной резке прозрачного ПММА не наблюдается изменения цвета на срезе. Цветной ПММА может менять оттенок на срезе в редких случаях.

(плексиглас, полиметилметакрилат) ― это синтетический, прозрачный термопласт. Термопластом называют материал, который имеет свойство размягчаться при нагреве. Органическое стекло состоит из акриловых смол и различных добавок (включений). Характеристики готовых полимеров определяются видом используемых включений.

Состав, свойства и характеристики оргстекла

Основа органического стекла ― смолы термопластичные. Химсостав стандартных видов оргстекла у различных производителей идентичен. А вот листовой материал, обладающий специфическими качествами: способность защитить от шума или воздействия ультрафиолета, пропустить или рассеять свет, противостоять ударам (антивандальное свойство), выдерживать температурные воздействия; изготавливают уже по различным технологиям. Соответственно, получают термопласты с разной структурой и химическим составом.

Преимущества

Следует указать на ряд преимуществ плексигласа. Среди них:

  • способность оргстекла пропускать свет, которая не меняется со временем, составляет 92%;
  • экологичность, возможность утилизации и вторичной переработки;
  • легко механически обрабатывается;
  • оно инертно к воздействию воды и различных бактерий. Поэтому материал используют для производства аквариумов, остекления яхт;
  • легкость оргстекла дает возможность эксплуатировать его без возведения громоздких каркасов и опор, придавая конструкции прозрачность;
  • оргстекло хорошо выдерживает ударные нагрузки. В сравнении с обычным стеклом, этот показатель выше в пять раз;
  • используя технологии нагрева, материалу можно придавать различные формы без ущерба для оптических свойств;
  • органическое стекло можно эксплуатировать при низких температурах, оно устойчиво к химическим воздействиям, ;
  • может использоваться как электроизоляционный материал;
  • пропускает до 70% УФ-лучей, не желтея и не теряя при этом прозрачности.

Недостатки

Данный материал:

  • легко воспламеняется (при температуре 260 °C);
  • склонен к повреждениям поверхностного слоя (твердость 180 - 190 Н/мм²);
  • склонен к образованию микротрещин, которые появляются из-за внутренней напряженности в местах сгиба, при вакуумо- и термоформировании.

Стекло органическое вступает во взаимодействие с разведенными плавиковой и цианистой кислотами, а также концентрированными кислотами: серной, азотной, хромовой. Растворителями органического стекла являются хлорированные углеводороды (трихлорметан, дихлорэтан, хлорметан), альдегиды, кетоны, эстеры. Кроме того, на материал оказывают воздействие спирты: бутанол, этанол, метанол, пропанол. При этом непродолжительное взаимодействие 10% этилового спирта с оргстеклом допускается.

Виды оргстекла

Экструзия (выдавливание) и литье - способы изготовления органического стекла. По способу изготовления конечный продукт называют литым либо экструзионным. Метод производства влияет на особенности пластика, вводит ряд ограничений по его использованию.

По внешнему виду оргстекло классифицируют на:

  • прозрачное;
  • матовое;
  • цветное.

Купить оргстекло можно в виде готового изделия, либо полуфабриката. На рынке представлены:

  • листы;
  • стержни;
  • трубы;
  • блоки;
  • другие изделия.

Для определения способа изготовления следует ознакомиться с маркировкой готового материала:

  • ХТ – экструзионное;
  • GS – литьевое.

Экструзионное

Экструзионное оргстекло из полиметилметакрилата (ПММА) отличают слабые межмолекулярные связи (низкомолекулярное). Из-за этого его используют для изделий с простыми формами. Экструзионное оргстекло изготавливают методом непрерывного выдавливания расплавленной массы, состоящее из гранул ПММА, сквозь щелевую формообразующую «головку» экструдера. Затем охлаждают, режут на части, согласно заданным размерам. Изготовление экструзионного оргстекла осуществляют на экструдерных линиях. Процесс изготовления - непрерывный.

Экструзионное оргстекло отечественного производства маркируется: СЭП, ACRYMA.

Литьевое

Блочный или литой прозрачный термопласт характерен более прочными межмолекулярными связями (высокомолекулярное). Это позволяет получать продукцию с улучшенными, в сравнении с экструзионным, показателями. Литое оргстекло имеет гладкую поверхность, высокую прозрачность, стойкость к удару, устойчивость к возникновению трещин. Его можно полировать, формовать. Литое органическое стекло термоустойчиво. Допускается возможность вторичной переформовки изделий. Также литое оргстекло характеризуется более высокой химической устойчивостью, высокой стабильностью толщины.

Метод изготовления литого оргстекла - заливка жидкого мономера ММА между 2-мя плоскостями из стекла с последующей полимеризацией, затвердением. При производстве блочного оргстекла разнотолщинность достигает 30%, а усадка в процессе нагрева ― 2%.

Литьевое оргстекло отечественного производства маркируется: ТОСП, ТОСП-Н, ТОСП-У, ТОСН.

Листовое

Производится листовое органическое стекло в соответствии с требованиями ГОСТ 10667-90.

Листовое светотехническое стекло производится по ГОСТ 9784-75. Для придания требуемых технических характеристик при производстве в состав вводят поливинилхлорид или полистирол (для придания светорассеяния различной степени).

Размеры листов: толщина 0,8-30 мм, длина – 100-1600 мм, ширина 100-1400 мм. Можно купить и другие размеры.

Встречается на рынке полимеров матовое оргстекло, или двойной сатин. Посредством дополнительной механической обработки материал приобретает шероховатую, матовую поверхность. Также данный эффект можно получить благодаря введению в состав специальных добавок. Светопропускная способность матового листа – от 20 до 70 %, тогда как обычного листового – до 92%.

Область применения листового органического стекла очень обширна: рекламные вывески, перегородки, декоративные элементы и многое другое.

Стержни из оргстекла (прутки)

Полимерный круглый либо квадратный пруток, изготовленный по ГОСТ 17622-72 и другим тех. условиям. Поставляется пластик: матовым, прозрачным, окрашенным.

Технические характеристики данной продукции соответствуют марке плексигласа, из которого изделие произведено.

Для квадратных стержней диаметр описанной окружности от 10 до 40 мм. Круглые стержни поставляются с диаметром от 2 до 100 мм. Стандартная длина прутка – 2 метра. По согласованию с заказчиком, размеры могут меняться.

Применяются стержни из оргстекла в разных областях: реализация дизайнерских решений, предметы декора, мебельная промышленность, изготовление некоторого оборудования и т.п.

Марки

Листовое светотехническое оргстекло производят марок:

  • СЭ – экструзионное;
  • СБ – блочное;
  • СЭП – прозрачное, изготовлено методом экструзии;
  • СБС – блочное трудносгораемое;
  • СБПТ – блочное повышенной теплостойкости.

СЭП – прозрачное, остальные марки – замутненные.

Техническое отечественное оргстекло производится пластифицированное (ТОСП) и непластифицированное (ТОСН).

ТОСП, в свою очередь, может быть предназначено для:

  • ТОСП-Н - производства акриловых ванны, поддонов для душа, сантехники и др. (сантехническое);
  • ТОСП-У – термо и светостабилизированное.

Согласно ГОСТ 10667-90, листовое оргстекло также маркируется: СО (органическое), затем указывают температуру, при которой полимер размягчается (например, 95, 120, 133) и буквенное обозначение, указывающее на область применения (К – конструкционное, А – авиационное).

Оргстекло ТОСП

Техническое оргстекло отечественного производства, изготавливается в соответствии с требованиями ГОСТ 17622-72, TУ 2216-271-05757593-2001. Согласно данному стандарту данный материал может выпускаться:

  • непрозрачным цветным (основные цвета – синий, красный, желтый, зеленый, оранжевый и белый);
  • прозрачным бесцветным;
  • прозрачным цветным.

Хорошо поддается механообработке. Пластификаторы, входящие в состав, повышают пластичность, немного уменьшают температуру размягчения полимера.

Согласно ГОСТу технические характеристики ТОСП:

  • ударная вязкость органического стекла ТОСП от 8,8 до 13 кДж/м 2 (определяется толщиной листа);
  • прочность на разрыв – не меньше 61,7 МПа;
  • температура размягчения – не меньше 92 ºС;
  • удлинение при разрыве – не меньше 2%;
  • линейная усадка – около 3,5%.

Оргстекло ТОСП – наиболее популярное, применяется в самых разных областях: от декора и быта до деталей различного назначения в промышленности.

Органическое стекло ТОСН

По ГОСТ 17622-72 органическое стекло ТОСН (непластифицированное) имеет следующие технические характеристики:

  • плотность при 23ºС – 1180 кг/м 3 ;
  • удлинение при разрыве – не меньше 3,5%;
  • прочность на разрыв – 70 МПа;
  • линейная усадка – около 3,5%;
  • температура размягчения – не ниже 110 ºС;
  • ударная вязкость термопласта – от 8,8 до 15 кДж/м 2 (зависит от толщины).

Пластик характеризуется высокой стойкостью к нагрузкам, не поддается обработке формованием. Выдерживает большую температуру эксплуатации, нежели ТОСП (90 против 80 градусов по Цельсию).

Методы обработки

Оргстекло можно: сваривать, склеивать, штамповать, формовать, нагревать, охлаждать, отжигать, клеить, сгибать, вытягивать, резать. Фрезеровка, сверление, обработка на токарном станке, нарезание резьбы ― эти операции также используются при работе с плексигласом. Кроме того термопласт шлифуют, полируют.

В последнее время часто используют метод обработки ПММА лазером. Эта технология использует СО2-лазеры, длина лазерного излучения которых 9,4 - 10,6 микрон, совпадает с пиком поглощения ПММА. Рез, получаемый в ходе данной операции, гладкий, не содержит следов продуктов горения. Для прозрачного оргстекла изменения цвета на срезе не наблюдается. Для окрашенного термопласта в редких случаях допускают изменение оттенка на срезе.

Резка оргстекла

Резка пластика требует определенных навыков, так как повредить оргстекло довольно просто. При работе с большими объемами применяют промышленные способы резки на специализированном оборудовании. Используют:

  • резку пилами (дисковой или ленточной);
  • резку лазером;
  • фрезерную резку.

Фрезерная

Операция фрезерной резки выполняется на фрезерных станках, где скорость вращения вала более 4000 об/мин. Такой способ применим в случаях, когда недопустимо быстрое нагревание материала на срезе. После фрезерной резки выполняют дополнительные операции, в том числе полировки, гравировки. Недостатком данного метода является образование внутренних напряжений. Склеивать детали, полученные методом резки фрезами, не рекомендуется.

Для резки в промышленных объемах используют станки с вертикальным размещением фрезы. С помощью программного обеспечения задают параметры скорости, частоты вращения фрезы, контура реза. Лист крепится на специальный стол, по которому движется фреза, вырезая заданную деталь. Если фрезу заменить инструментом для гравировки, появляется возможность выполнить гравирование на том же оборудовании. С помощью такого универсального метода, реально получить деталь нужного контура с рисунком внутри.

Лазерная

Этот метод наиболее прогрессивный, практически безотходный. Его основное преимущество - точность. Используя лазерный рез (луч) шириной около 0,1 миллиметра, можно достичь точности резки до 0,005 мм. Края среза гладкие, не меняют цвет (остаются прозрачными).

Лазерная резка органического стекла проводится на поточных линиях. При малых объемах либо для индивидуальных заказов применяют станки с ПУ, которые можно быстро перепрограммировать для следующей партии изделий.

Лазерная резка оргстекла выполняется квалифицированными специалистами. Основная проблема при выполнении данной операции ― возможность возгорания стеклянного листа. Резка лазером осуществляется на больших скоростях. Пример: стекло толщиной 3 мм режут со скоростью 25 мм/с. Специалист-резчик должен обеспечить правильную настройку режущего оборудования с целью получения качественного среза. Помутнение прозрачного термопласта в месте реза считается недостатком.

К преимуществам резки лазером стоит отнести:

  • высокую точность раскроя (до 0,01 мм);
  • отсутствие соприкосновения стекла и режущего инструмента. Бесконтактная резка начинается с толщины от 0,1 мм;
  • возможность выполнять заказы по индивидуальным эскизам любой сложности;
  • малое количество отходов при работе.

Цена работ по лазерной резке рассчитывается за 1 м.п. и составляет от 10 до 200 руб.

Дисковая или ленточная

Использования ленточных пил для выкраивания деталей из органического стекла встречается довольно часто. Недостаток этого способа - непрямой срез. Более качественный рез получается при работе с дисковой пилой, но этот метод требует соблюдения правил безопасности и наличия определенного профессионального навыка.

Полуфабрикат, разрезаемый пилой, быстро нагревается, оплавляется. Он может даже задымиться. Поэтому оргстекло при резке надо постоянно охлаждать. Сделать это можно сильным воздушным потоком или водой. Воду заливают в специальную закрепленную емкость. Расход воды небольшой. За один час работы расходуется примерно литр воды. Охлажденный срез более ровный, прямой, без оплавленных участков.

Существует много предприятий, цехов, которые специализируется на резке оргстекла. Они оснащены специальным оборудованием, в том числе для лазерной резки. Работающие там профессионалы быстро и качественно выполнят ваши заказы.

Сравнение экструзионного оргстекла с литым

Проведем сравнение двух видов стекла органического с целью выявления достоинств и недостатков каждого вида:

  • экструзионное оргстекло, в отличие от литого, имеет меньший процент разнотолщинности (5% против 30% у литого);
  • у литого оргстекла больший диапазон толщин, но меньшая допустимая длина листов;
  • оргстекло, изготовленное способом экструзии имеет меньшую стойкость к химическим воздействиям, ударам;
  • для работы с экструдированным оргстеклом используют более низкие температуры (150-170°C против 150-190°C у литого) и меньшие усилия при термоформовке;
  • литое стекло хуже клеиться, а экструзионное подвержено образованию внутренних напряжений;
  • усадка при нагреве стекла экструзионного составляет 6% против 2% у литого.

Производство

Экструзионный

ПММА (полиметилметакрилат) гранулированный является начальным сырьем для производства экструзионного оргстекла. Такой вид стекла изготавливают непрерывным способом на экструзионных линиях, состоящих из нескольких технологических узлов.

Экструзия требует большого количества сырья, так как это непрерывный процесс. Поэтому ее использование целесообразно только для массового производства.

Метод экструзии состоит в следующем. Гранулы ПММА загружают в дозатор. Оттуда они попадают в экструдер - обогреваемую цилиндрическую емкость, от объема которой зависит производительность линии. Здесь масса плавится, смешивается с различными добавками (красителями, стабилизаторами, наполнителями), передается в переднюю часть экструдера. Затем происходит выдавливание расплавленных гранул через щелевую формообразующую «головку». Далее расплавленный пластик проходит через ряд валков с поверхностью высокой степени чистоты. Валки формируют лист заданной толщины. Потом материал постепенно, равномерно охлаждают. Такая технология исключает образование внутренних напряжений.

Следующая операция - покрытие предохранительной пленкой, резка в размер. Тут же происходит складирование готовой продукции.

Длины листов, полученных этим методом практически неограниченны, но из-за проблем, возникающих при транспортировке, принят стандартный размер данного вида продукции. Это: 2050×3050 мм. А величины толщин изменяются от 1,5 до 24 мм (отклонение 5%).

Литьевой

Жидкий мономер метилметакрилата (ММА) является начальным сырьем для производства литого оргстекла.

Метод изготовления состоит в следующем. Сначала жидкий мономер смешивают с различными добавочными компонентами: красителями, отвердителями и пр.

Затем холодный растворенный ММА заливают в пространство, расположенное между двумя специальными стеклами, помещают в рамку, которая рассчитана на двадцать листов.

Следующие операции - термообработка в воде, на воздухе, полимеризация массы. Затем охлаждение, обрезка кромки в размер. Конечный продукт - твердый лист оргстекла стандартных размеров с ровными краями.

В процессе производства можно получать листы различной толщины. Литое оргстекло считается более качественным, прочным. Его можно полировать, обрабатывать.

Литьевое оргстекло, ввиду особенностей его изготовления, представлено в более широком диапазоне толщин, но допуски по толщине у него выше. Экструзионное - от 1,5 до 24 мм. Точность изготовления более высокая, отклонение от размеров минимально.

Немного из истории

Первое запатентованное название оргстекла - плексиглас. Автор патента Отто Рем (1933г.).

В этом же году началось промышленное изготовление материала фирмой Röhm and Haas. В продажу готовые изделия из плексигласа поступили в 1936 году. Бурное развитие авиации в период между мировыми войнами способствовало развитию процесса производства органического стекла. Его эксплуатировали в различных марках самолетов для остекления кабины пилота.

В Советском Союзе плексиглас был получен в Московском институте пластмасс в 1936 году.

В настоящее время в военной, гражданской авиационной промышленности эксплуатируют фторакрилатные оргстекла. Они легкие, крепкие, теплостойкие, работают в диапазоне температур от -60 °C до +250 °C.

Транспортировка, хранение, уход

Перевозка органического стекла производится с помощью закрытого авто-, железнодорожного транспорта. Допускается перевозка открытыми видами транспорта, но в этом случае стекло должно быть тщательно закрыто водонепроницаемой пленкой.

Хранят органическое стекло в складских помещениях с температурой воздуха от 5 до 35 °C. Относительная влажность воздуха при этом не должна превышать 65%.

Во время перевозки и хранения - перекладывают бумагой, чтобы уменьшить вероятность механических повреждений.

Внимание! Нельзя транспортировать, хранить органическое стекло совместно с химическими веществами!

Для планового ухода используют воду, старые загрязнения убирают теплым водным раствором моющих средств. Окна моют водой с помощью распылителей высокого давления. Недопустимо тереть сухую поверхность - на ней останутся царапины.

Применение

Качественный и надежный полимер распространенный практически повсеместно. Востребованность полимера обусловлена присущими ему свойствами:

  • легкость – авиапромышленность (остекление вертолетов, самолетов);
  • влагостойкость – окна водоплавающего транспорта, аквариумы;
  • прозрачность – табло, рекламные вывески, перегородки, светопроницаемые конструкции, защитные очки, теплицы;
  • привлекательный внешний вид – элементы декора, мебели, перегородки, витражи (цветное);
  • атмосферостойкость – конструкции, эксплуатирующиеся на открытом воздухе.
  • прочность – приборостроение.

Области применения оргстекла очень обширны. Технические характеристики органического стекла, большой ассортимент, длительный период эксплуатации и доступная цена обеспечили высокую популярность.

Поставщик: ООО РТГ "МетПромСтар"

Оргстекло - прозрачный твёрдый материал, способный при нагревании менять форму. Имеет несколько названий, определяющих его физическую и химическую сущность:

· Оргстекло - материал прозрачен, он пропускает до 93% лучей солнечного спектра, что функционально соответствует силикатному стеклу и является его альтернативой.

· Полиметилакрилат - исходным материалом для получения является метилакрилат.

· Акриловое стекло - исходными продуктами служат производные акриловой кислоты.

· Плексиглас - название, отражающее пластичность материала.

Выпускается оргстекло в виде:

· листов,

· брусков,

· пустотелых панелей,

· стержней.

Основные свойства

Используется 2 метода получения оргстекла:

· Литьевой позволяет получать матовое, цветное и тонированное акриловое стекло.

· Экструзионный метод используют для получения прозрачного материала.

Основа для изготовления оргстекла - органические полимеры. Метод получения и исходные материалы определяют свойства конечного продукта.

· Плотная, гранулированная структура материала обладает способностью рассеивать свет.

· Материал обладает высокой пластичностью. Гнуть акриловое стекло можно при любой температуре, так называемый «холодный способ». Нагреваясь до температуры 90-110°С, оно размягчается, что позволяет создавать любые формы.

· Легко воспламеняется при температуре выше 460°С. Однако при горении вредных веществ в окружающую среду не выделяет.

· Пропускает большую часть световых лучей видимого и ультрафиолетового спектров. Ультрафиолет не оказывает влияния на внешний вид и физические характеристики пластика. Прозрачность зависит от используемых в процессе изготовления добавок. С помощью красителей получают материал различного цвета.

· Высокая морозостойкость оргстекла обеспечивает возможность применения при температурах до минус 40°С.

· Органическое стекло - лёгкий материал. Его плотность - 1,19 г/куб.см. Вес обычного стекла в 2,5 раза больше.

· Характеризуется высокой механической прочностью, способностью сопротивляться ударным воздействиям, жёсткостью.

· Инертен по отношению к воздействию неорганических веществ. Отсутствует реакция на влияние газов, содержащихся в городской среде.

· Органическое стекло - водонепроницаемо, его водопоглощение минимально.

· Внутренняя структура не способствует развитию бактерий, грибков и других патогенных микроорганизмов.

· Не проводит электрический ток.

· Материал соответствует требования экологической безопасности.

· Легко поддаётся обработке, переработке и может использоваться повторно.

Применение оргстекла

Отличные потребительские качества оргстекла обусловили его распространение в качестве строительного материала для изготовления конструкций, отделки и различных изделий, например компания "PLASTIKAM" изготавливает их в широком ассортименте - http://plastikam.ru/izdeliya_iz_orgstekla .

Универсальные свойства материала допускают его использование в различных средах - на улице и в помещениях различного назначения (поликлиниках, торговых центрах, офисах и детских учреждениях). Особенно эффективно оргстекло там, где повышена вероятность повреждения обычных стёкол.

В строительстве полиметилакрилат используют для вертикального и горизонтального остекления, окон, теплиц, балконных и террасных ограждений, внутренних двориков. Из акрилового стекла делают красивые козырьки над входами и навесы над балконами.

Отлично выглядят внутрикомнатные и офисные перегородки из акрилового стекла. Для усиления их эстетических достоинств перегородки делаются из цветного стекла, мозаичными, с покрытой узорами поверхностью.

Благодаря красивому оригинальному внешнему виду, практичности и долговечности оргстекло часто используется для отделки внутренних поверхностей помещений. Технология облицовки оргстеклом проста и производится в минимальные сроки.

Из оргстекла производится мебель на заказ. Свойства оргстекла позволяют создавать эксклюзивные варианты мебели, делая интерьеры офисов, магазинов или квартир современными и уникальными.

Преобразуясь в процессе формовки в любые формы, акриловое стекло - удобный материал для изготовления декоративных элементов.

Оргстекло - любимый дизайнерами материал. Практичность, возможность создания оригинальных форм позволяют широко использовать его для изготовления выставочного оборудования и рекламы.

Оргстекло применяется при изготовлении:

· презентационных стендов;

· витрин;

· интерьерных полок;

Незаменимым стало оргстекло для хранения продуктов. Из него производят контейнеры всевозможных конфигураций и размеров. Морозоустойчивость контейнеров позволяет упаковывать в них продукты для глубокой заморозки.

– это материал, который применяется во многих сферах деятельности человека. Активно его стали использовать в 70-х годах прошлого столетия. Многие слышали об этом материале, но точно не знают, что такое оргстекло и где применяется.

Органическое стекло – это разновидность пластиков, которые имеет прозрачную основу. Это весьма твердый синтетический материал, который изготавливается с применением органических полимеров. Они в разы легче в сравнении с привычным силикатным стеклом, но при этом они обладают примерно той же степенью прозрачности и уровнем светопропускания.

Акриловое стекло получают в результате выполнения довольно сложных химических реакций из акриловых кислот. Можно также услышать такое название как «плексигас » — именно так была названа марка первого произведенного в мире оргстекла. Приставка «орг- » появилась в результате того, что используются реакции органической химии. Имеется две разновидности этого материала, а именно оргстекло может быть литьевым или экструзионным.

Различия между двумя видами оргстекла

Два вида оргстекла, которые производятся по разной технологии, имеют одинаковый внешний вид, также у них очень схожи свойства и не особо отличаются технические характеристики, но все же они индивидуальны.

  1. Литьевое оргстекло изготавливают с применение высокомолекулярной технологии. Из названия понятно, что этот материал производят методом литья. Оно получается в разы прочнее, нежели экструзионное, также стоит отметить и большую химическую устойчивость, ударопрочность. Эту разновидность органического стекла проще обрабатывать и полировать, оно выдерживает более высокие термические нагрузки.
  2. Экструзионное оргстекло производят по низкомолекулярной технологии. Этот материал получают в результате экструзии. Возможно изготавливать листы органического стекла большего размера, нежели в литьевом методе, также оно проще клеится.

Область применения

Органическое стекло в силу своих высоких эксплуатационных характеристик задействуется практически во всех сферах деятельности человека, так как это надежный, прочный удобный материал. Наиболее часто это:

  • Осветительная техника;
  • Наружная реклама;
  • Торговое оборудование;
  • Сантехнические изделия;
  • Строительство, архитектура и дизайн;
  • Приборостроение;
  • Машиностроение.

Это только малая часть областей, где применяется этот материал, он широко востребован, так как имеет низкий вес, высокую прочность и прозрачен.