Использование органического стекла

Полиметилметакрилат (ПММА) или органическое стекло – полимерный, термопластичный материал, полностью состоящий из синтетических смол. Научное название менее популярно в сравнении с торговыми марками, под которыми продажа оргстекла осуществляется в мире: плексиглас, акрилайт, лимакрил, плекс. Термины стали нарицательными, в России более распространено «акриловое стекло».

Изобретен ПММА был в 1928 году в Германии, где представлен под названием Plexiglas. Промышленное производство начато через 5 лет компанией R?hm and Haas Company. Объемы производства интенсивно росли, так как материал с отличными прочностными показателями, высоким уровнем прозрачности появился как раз вовремя.

В период между двумя мировыми войнами наблюдалось стремительное развитие авиации. Промышленность строила быстрые самолеты, впервые кабины пилотов стали закрытыми, в них появились фонари. Для остекления требовались легкие, прозрачные и безопасные материалы, которые в отличие от силикатного стекла не могли бы травмировать пилотов при авариях.

Таким материалом и стало стекло органическое с характерными для него иными свойствами:

• водостойкость;
• инертность по отношению к бензину;
• нечувствительность к маслам;
• малая толщина, вес.

Безопасные для летчиков безосколочные панели прижились в европейской авиации. Советские ученые пришли к созданию полимера в 1936 году, когда первые образцы представили инженеры НИИ Пластмасс.

Границы использования органического стекла

Востребованность ПММА росла с развитием техники, авиации. В период Второй мировой войны листовые панели использовали для устройства кабин легких и тяжелых боевых самолетов, остекления подводных лодок. В мирное послевоенное время фторакрилатный полимер стал основой остекления самолетов «МИГ» - высокоскоростных машин, в конструкции которых применены инновационные материалы: сплавы стали, титана, алюминия, способных выдерживать колоссальные температурные нагрузки до +250оС.

Стекло органическое листовое вытеснило силикатное из гражданского, военного самолетостроения, но стать абсолютной заменой термостойкому остеклению не смогло. В чистом виде оно не используется для летательных аппаратов, применяющихся на больших высот, в космическом кораблестроении. Здесь необходимы более термостойкие композиты.

Кроме того, сам термин «органическое» не всегда корректно трактуется, так как наряду с ПММА химическая промышленность предлагает и другие соединения «органики»: полистирол, поликарбонат. Все они в разных областях нередко именуются стеклами, хотя по сути таковыми не являются. Их свойства ограничены и нередко с традиционным силикатным стеклом не сопоставимы, и при множестве преимуществ, например, легкости, ударопрочности высокую огнеупорность они никогда не смогут продемонстрировать в силу полимерной природы.

Стекло органическое вместо силикатного

Как правило, вопрос, где можно купить оргстекло, предусматривает его использование как альтернативу силикатному аналогу. И сравнивать ПММА принято именно с ним:

• плотность в 2 раза меньше (1190 кг/м3), 
• мягкость и восприимчивость к царапинам, что устраняется нанесением специального покрытия;
• деформация при температуре от 100ос;
• сохранение полученной формы при охлаждении;
• простота механической обработки;
• высокое пропускание УФ, рентгеновских лучей;
• блокирование ИК спектра.

Светопропускание силикатного стекла выше, составляет 99% против 93% у органического. Но таких показателей не демонстрирует более ни один прозрачный пластик. Также оргстекло не устойчиво к ацетону, бензолу, спиртам.

Виды оргстекла

Различия определяются техникой производства, при этом состав материала всегда идентичен. Используются технологии:

• литье;
• экструзия.

При идентичности химического состава свойства оргстекла, полученного разными способами, различаются. Посредством изменения молекулярной структуры компонентов при литье производитель может добиться высокой ударопрочности, теплостойкости, светорассеивания или других характеристик готового листа. Стойкость к УФ обеспечивается нанесением дополнительного слоя или внедрением специальных веществ – светофильтров. 

Экструзионный полимер (exstrusion) получают путем продавливания расплавленной массы граннулята через щелевую головку. Материал резко охлаждают и режут согласно требуемым параметрам.

Литьевые листы (cast, в международной практике более распространен термин «блочные») производят, заливая расплав полимера между двумя ровными жесткими пластинами. Здесь вещество остается до полного отвердения.

Чем экструзионное оргстекло отличается от литого

Экструзия более распространена при производстве листового ПММА, так как готовый материал получает больше практичных характеристик. К сожалению, экструдер не может дать весь перечень толщин листов, востребованных промышленностью, зато обеспечивает любые параметры длины.

Материал демонстрирует меньше погрешностей, например, разница по толщине составляет +/- 5%, тогда как листовой может давать погрешность до 30%. Обладает высокой чувствительностью к концентрации напряжений, хорошо склеивается и требует меньше усилий при формовке.

При этом литое стекло органическое превосходит экструзионное в:

• ударостойкости;
• стойкости к химическим реагентам;
• незначительной усадке при нагреве (всего 2% вместо 6%).  

Эти различия позволяют выбирать соответствующий тип материала по сфере применения, взвешенно решать, где купить оргстекло определенного вида.

Особенности, свойства органического стекла

Главное преимущество ПЭТ листового – исключительная светопропускаемость, она составляет 92%, что превосходит показатели иных прозрачных пластиков. Важно, что на солнце, с течением времени панели не мутнеют и этот показатель не меняется.

Другие преимущества ПЭТ листового:

• в 5 раз более стоек к ударной нагрузке в сравнении с силикатным стеклом;
• в 2,5 раза меньше весит при одинаковой толщине;
• устойчив к влаге;
• стоек к бактериям, грибкам;
• безопасен при горении, не выделяет токсинов;
• прост в формовке при нагреве;
• не создает оптических искажений при формовке;
• морозоустойчив;
• пропускает 73% УФ излучения;
• не желтеет на солнце;
• не проводит ток;
• стоек к химически агрессивным средам;
• свободно утилизируется.

Эти преимущества позволяют применять оргстекло не только в авиационном, машинном строении. Ввиду малого веса можно создавать конструкции остекления с меньшим количеством опор, формируя иллюзию открытого пространства. А стойкость к воде, химическим веществам, экологичность делают его оптимальным выбором для производства аквариумов, остекления яхт, катеров. Работать с панелями столь же просто, как с деревом, формируя элементы произвольной конфигурации, детально прорисовывая форму, содержание.

Одновременно следует учитывать недостатки стекла органического, ограничивающие его применение. Так панели подвержены повреждению поверхности в силу мягкости. А при термической и вакуумной формовке на местах сгибов создаются участки повышенного напряжения. Со временем это приводит к образованию микротрещин. Материал воспламеняется при температуре 260оС и хоть горение его безопасно, для объектов с риском возгораний он не подходит.   

Хранение, транспортировка, обработка

Транспортировка листовых панелей осуществляется грузовым транспортом: автомобильным, железнодорожным. Погрузку выполняют в крытые контейнеры, без дополнительных условий по защите. Нормы допускают транспортировать листы и открытым способом, но при установке тентовых или иных навесных конструкций с водонепроницаемыми свойствами.

Хранение осуществляют в закрытых помещениях с постоянным уровнем влажности воздуха (до 65%), температуре воздуха в диапазоне 5-35оС. Листы допускается укладывать один на другой, но для исключения механических повреждений рекомендуется прокладывать между ними бумагу. Несмотря на стойкость к химическим реагентам совместная перевозка, хранение с реактивами не допускаются.

Материал может подвергаться многим способам обработки:

• фрезерование;
• сверление;
• токарная обработка;
• нарезка резьбы и последующее соединение;
• резание;
• шлифование;
• обработка пемзой;
• термоформование;
• полирование;
• вдувание;
• втягивание;
• стыкование;
• простой сгиб;
• нагрев;
• охлаждение;
• склеивание;
• отжиг;
• сварка;
• металлизация;
• окрашивание.

Обилие способов обработки позволяют задействовать оргстекло во многих сферах производства, хозяйства, строительстве, рекламе.

Применение органического стекла

Первым потребителем ПММА стало авиационное строение, самолеты и вертолеты предыдущих поколений оснащали светопрозрачными панелями из этого материала. По мере развития техник обработки полимера, применения штамповки, пневмоформования, вакуумного формования сфера его применения расширилась, и во многих случаях оргстекло заменило традиционное силикатное.

Например, при производстве рекламной продукции, предметов интерьера, элементов отделки помещений, аквариумов. В большинстве случаев панели или созданные из них объекты прозрачны, с эффектами тонирования или декорирования поверхности, внешне выглядят, как стеклянные. Такая замена, на первый взгляд, не оправдана, так как натуральный композит дешевле полимерного, однако в конечном счете экономия при использовании полимера становится очевидной. Оно менее трудоемко в обработке, дешевле в транспортировке, неприхотливо в хранении. 

Кроме очевидных областей, где востребован ПММА, есть и менее известные, но от того не менее важные. Это производство:

• клея-растворителя;
• акриловых ванн;
• торговых витрин;
• газонепроницаемых контактных линз;
• искусственных хрусталиков (ИОЛ);
• осветительной техники.

Наиболее интересно применение полиметилметакрилата в медицине, создание из него имплантов глазного хрусталика. Полимер дал толчок к развитию гидрогелевых воздухопроницаемых линз, и до сих пор применяется в качестве оптических линз очков.

Широко используется при производстве осветительных приборов, из него делают рассеиватели, плафоны, лицевые экраны, светопрозрачные и тонированные перегородки. Недорогие, легкие панели задействованы в рекламе (прозрачные короба, объемные изделия, светящиеся буквы), производстве оборудования для торговли (остекление витрин, стеллажей), сантехники.

Строительство в полной мере оценило достоинство полимерного материала. Легкие панели требуют меньше опорных конструкций, пропускают до 93% солнечного света, что позволяет использовать их для сплошного остекления проемов, переходов, террас, перегородок, куполов. По аналогичному принципу осуществляют остекление транспортных средств (катеров, яхт, поездов, самолетов).

Прозрачный и тонированный ПММА

При решении вопроса, где купить оргстекло в СПб, требуется определиться с его назначением и выбрать соответствующий тип. Свойства и назначения определяются прозрачностью, матовостью, рифлением.

Так прозрачные панели бесцветные толщиной 3 мм пропускают 93% солнечных лучей. Их поверхность абсолютно гладкая, глянцевая, блестящая с двух сторон. Не искажает изображение, потому служит полной альтернативой силикатному стеклу при остеклении:

• зданий, сооружений;
• витрин;
• приборов, механизмов.

Тонированное пропускает меньше света, но также не создает оптических искажений, прозрачно. В зависимости от количества тонирующего элемента формируется насыщенность цвета, однако светонепроницаемые листы производители не предлагают, лишь с легким полутоном дымчатого, коричневого, голубого и других оттенков.

Возможностей применения листов множество, они чаще, чем прозрачные, используются в рекламе (наружной, интерьерной). Их выбирают для остекления транспорта, установки перегородок, легких декоративных ограждений, атриумов и навесов, оранжерей, теплиц. В дизайне интерьеров яркие панели большой толщины служат ступенями лестниц, полами, стендами, столешницами, полками. С их помощью оформляют студии на ТВ, концертные залы, детские учреждения.

Оргстекло рифленое прозрачное

Когда речь идет о рифлении, подразумевается стекло органическое с выпуклым рисунком. Он формируется на одной стороне, вторая сохраняется гладкой. Такая конструкция обладает светорассеивающим эффектом, преломляет световые лучи, благодаря чему предметы, расположенные за перегородками, остаются видимыми, но приобретают размытые очертания.

Существует несколько разновидностей рифления:

• призма мелкая, крупная;
• колотый лед;
• капля;
• волны;
• пчелиные соты.

Это, так называемая, массовая серия, стандартный набор декоративных эффектов, предлагаемых производителями. Есть и редкие, эксклюзивные варианты, например, под кожу, с имитацией вельвета, миниатюрными пирамидками. Для листов с рифлением характерны прозрачность, интересный вид, размытие изображения, светопреломление, что востребовано в дизайне интерьеров, особенно ванных комнат, бассейнов, душевых.

Термопластичные панели не боятся влаги и декоративны, уместны в помещениях с высоким уровнем влаги и контактом с водой как перегородки душевых кабин, раздевалок, шторки ванн. Также используются как подвесные потолочные конструкции с внутренним освещением, рассеиватели светильников, вставки межкомнатных дверей.

ПММА матовый белый, цветной

Светопропускание белых матовых листов составляет 20-70%, чем меньше показатель, тем непрозрачнее материал. Поверхность гладкая, при свете насыщенно блестит, рассеивает равномерно, эффективно скрывает расположенные с обратной стороны объекты. Если же установить светильник за такой перегородкой, создается «световой экран».

Аналогично работают цветные тонированные панели разной степени светопропускания. Палитра цветов разнообразна, тон может быть любым, но производители отдают предпочтение нескольким популярным оттенкам. Используют тонированное матовое оргстекло для устройства светильников, навесных светопропускающих потолочных элементов. Толстые листы достаточно прочные, чтобы служить напольными покрытиями, подиумами. Тонкие применяют в качестве основы рекламных вывесок, наносят на них светоотражающие и светящиеся элементы, шелкографию.

Оригинально выглядят конструкции с внутренней подсветкой, изготавливаемые из матового цветного оргстекла: световые короба, декоративные крупные буквы.

Наличие рифления снижает светопропускание и создает эффект светорассеивания, свет проходит неравномерно через традиционные рельефные узоры. Предметы за перегородками без дополнительного освещения скрываются целиком. Сфера применения оргстекла ограничена: декоративные интерьерные объекты, рассеиватели светильников.

Технические характеристики органического стекла

Рекомендации по уходу за оргстеклом

Панели неприхотливы к условиям эксплуатации, за исключением контакта с абразивными веществами. Поверхность их достаточно мягкая, из-за чего при трении на ней появляются разводы, микротрещины, заметные потертости.

Чтобы органическое стекло оставалось чистым, его достаточно промывать под струей воды. Для удаления загрязнений используют мыльные растворы с мягкими очищающими компонентами. При влажной очистке разрешено трение мягкой губкой, однако при сухой поверхности делать это запрещено. Для элементов остекления, рекламных конструкций большой площади применяют распылители высокого давления.