Оргстекло: виды, применение, свойства и характеристики

Сферы применения

Остекление – не единственное применение материала, который бывает прозрачным и цветным, обладает нужными характеристиками. Плексиглас может использоваться:

• для создания рекламных щитов, выставочных экспонатов, декоративной отделки жилых и общественных помещений;
• разнообразие красок и высокие эксплуатационные качества позволяют применять его для изготовления предметов домашней мебели, атрибутов, необходимых в торговых заведениях и кафе;
• лист из акрилового пластика часто применяется, чтобы получить облицовочные детали фасадов зданий;
• из синтетического стекла выполняются разнообразные бытовые и декоративные ёмкости, экосистемы для выращивания растений и содержания рыбок, полы с подсветкой, крыши, плафоны для осветительных приборов, ванны;
• плексиглас актуален для изготовления бижутерии – из него получается отменный янтарь, практически неотличимый от настоящего;
• в области офтальмологии изделие используется для создания линз, заменяющих хрусталик глаза при его помутнении, в стоматологии – для изготовления пломб и имплантатов.

Элементы декора из этих изделий получаются объёмными и яркими, могут украшаться гравировкой, позолотой и серебром благодаря лёгкости обработки. В интерьере плексигласовые материалы применяются для возведения оригинальных межкомнатных и зональных перегородок и простенков, из них создаются эффектные полки и стеллажи, дверные и настенные витражи и панно, ступени внутренних лестниц. Не менее привлекательны прозрачные интерьерные аксессуары, область их применения – фасадные украшения, остекление мебели, оформление магазинных витрин, напольных покрытий.

Заготовки из акрила литьевого и экструзионного акрила различных размеров любят использовать дизайнеры в своих смелых экспериментах по созданию неординарного стиля в апартаментах и частных домах. Пластиковые изделия помогают нестандартно оформлять окна, создавать интересные мозаики в пространстве кухни и ванной комнаты, применять плексиглас для изготовления столешниц из окрашенных материалов с фактурной поверхностью. Литое пластиковое стекло позволяет украсить жилые дома и городские здания, создать эффектный домашний интерьер и сделать его неповторимым.

О том, как быстро и аккуратно разрезать плексиглас, смотрите в следующем видео.

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/м2 (определяется толщиной листа);
• прочность на разрыв – не меньше 61,7 МПа;
• температура размягчения – не меньше 92 ºС;
• плотность при 23ºС – 1180 кг/м3;
• 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/м3;
• 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/м2 (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).

Классификация матового оргстекла

Существует несколько видов матового оргстекла:

1. Цветное. Состав содержит красящий компонент, при этом поверхность может быть как ровной, так и шероховатой.
2. Сатиновое. Матовый эффект достигается за счет шероховатости одной или обеих сторон, при этом красителя в самом материале может не быть. Мелкие повреждения почти не видны.
3. Глянцевое. Обе стороны гладкие. Сам материал молочного цвета, его насыщенность может колебаться от малопрозрачного до непрозрачного. Привлекательно выглядит, однако на поверхности хорошо заметны сколы и царапины, а также жир и грязные отпечатки рук.
4. Рифленое. На одной из сторон присутствует отчетливый выпуклый узор. Может быть белым или цветным.

Виды жидкого стекла

По присутствию силиката определенного щелочного металла различают три разновидности жидкого стекла.

1. Калиевое – из-за рыхлой поверхности обладает повышенной гигроскопичностью. Чаще используется при производстве огнеупорных и силикатных красок, обеспечивая их устойчивость к повреждающим факторам. Хорошие антисептические свойства позволяют использовать как добавку против плесени и грибка. Способствует созданию антибликовой поверхности.
2. Натриевое – обладает усиленной прочностью, высокой проникающей способностью, термостойкое. Приоритетное использование в качестве клеевых составов. Создаваемое покрытие выдерживает воздействие кислот, деформирующих усилий.
3. Литиевое – на основе гидроксида лития. Высокие адгезионные свойства, качественное термоустойчивое покрытие. Сферы применения ограничены. Поверхностные слои не образуют трещин и отлично защищают от атмосферных воздействий. Применяется для создания матовых поверхностей.

Натриевое

Известно как силикатный клей на основе силиката натрия. Прозрачная вязкая жидкость. При затвердевании образует слой с высокими водоотталкивающими свойствами. Широко применяется в качестве гидроизолирующих покрытий, эксплуатационные качества которых проверены длительным временем.

Натриевое жидкое стекло добавляют в клеевые растворы.

Используется в строительстве, металлургии, автомобильной отрасли, быту. При нанесении на поверхность медленно твердеет, образуя прочный защитный слой.

Получают плавлением при температуре 1400 градусов кварцевого песка и соды Na2CO3 (сульфата натрия). В промышленном производстве натриевое стекло сначала получают в твердом состоянии в виде кусков зеленоватого цвета. Для получения жидкого раствора силикат-глыбы растворяют в воде.

Применение натриевого стекла значительно шире, в отличие от остальных видов.

Полученный продукт должен соответствовать ГОСТ 13078 81 и нижеперечисленным характеристикам:

• плотность – 1,3-1,45 г/см3
• срок годности – 1 год.

Выпускается в таре различной емкости, позволяющей не покупать лишний раствор.

Защищает материалы от воздействия вредных микроорганизмов. Снимает статическое напряжение. Обработанные поверхности меньше изнашиваются. Не реагирует на действия кислот, высоких температур. Применяется как огнеупорный защитный состав.

Сегодня жидкое стекло используют для защиты современных гаджетов.

Нанесение тонким слоем обеспечивает экономный расход. Применяется для покрытия бетонных и деревянных поверхностей. Из-за пористости кирпича и угрозы его разрушения не наносится на кирпичные и другие подобные материалы. Гидроизоляционный слой кладется на очищенную от пыли и мусора, предварительно прогрунтованную поверхность.

Особенность жидкого стекла заключается в том, что оно проникает в структурные элементы лака, делая состав прочным и защищая от повреждений.

Калиевое

Получают методом, аналогичным получению натриевого раствора. Конечный продукт обладает теми же свойствами, что и натриевый собрат. В отличие от последнего обладает гигроскопичными свойствами. Застывший слой образует матовую поверхность. Входит в состав силикатных и огнеупорных красок, значительно усиливая их эксплуатационные качества.

Калиевое жидкое стекло часто входит в состав лакокрасочных материалов.

Плотность – 1,5-1,3 г/см3. Силикатный модуль у натриевого стекла – 2,0 -3,5, у калийного стекла – 3,5-4,5. Более высокий модуль стекла свидетельствует о лучших качественных показателях калиевого продукта. Натриевое стекло более дешевое. Общим свойством калиевого и натриевого стекла является растворимость в воде. Срок хранения раствора силиката калия – 12 месяцев.

Литиевое

Прозрачный раствор с модулем стекла более 1,5, выпускается небольшими партиями. Создавался как защитный терморегулируемый материал для космических аппаратов.

Литиевое жидкое стекло имеет массу преимуществ, основное из них – это долговечность.

Получается путем взаимодействия водного раствора гидроксида лития и кремниевой кислоты при повышенной температуре. Литиевое стекло отличается большим коэффициентом адгезии, продолжительным сроком службы, устойчивостью к трещинам.

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.

Способы резания органического стекла

Листовой материал, конечно, можно пилить ножовкой
по металлу, но это слишком хлопотно. Да и шов получается низкого качества.
Чтобы поправить дело, пользуются специальными самодельными крупнозубыми
ножовочными полотнами. Но лучше всего применять резаки. Резак — это, по
существу, пила, имеющая только один зуб. Затачивают его на наждаке из куска
ножовки (сталь Р9, Р18) и забирают в ручку по руке. На лист оргстекла кладут
стальную линейку и проводят резаком несколько раз, пока материал не будет
прорезан наполовину. Дальше его просто ломают, а край излома зачищают обычным
столярным фуганком. Очень удобен для этой цели самодельный фуганок, состоящий
из рашпиля с двумя ручками, а можно и просто — циклей, сделанной из куска
старой фрезы с ровной прямоугольной гранью. Есть еще один прием циклевки — при
помощи осколка обычного стекла. Плоскость его касается обрабатываемой кромки —
в этом случае поверхность получается совсем прозрачной. Оргстекло можно резать
и на циркульной пиле обычными фрезами для металла толщиной 0,5—1 мм. Правда, во
время работы они быстро нагреваются, материал начинает дымиться, а обработанная
поверхность получается шершавой, вспененной. По этой причине получить
прямолинейный срез очень трудно. Но если фрезу охлаждать, такого не произойдет.
Приспособьте для этого обычную бутылку, расположив ее по одну из сторон фрезы и
наполнив водой. Воду подавайте по пластиковому шлангу диаметром 2-3 мм. 0,5 л
хватит на час работы. В перерывах шланг можно зажимать бельевой прищепкой. Водяное
охлаждение повышает производительность в 2—3 раза. Но самое главное, получается
очень ровная полупрозрачная поверхность. Если же фрезу отполировать, а зубья
заточить с применением оселка, то можно получить и совсем прозрачную. Резать
листы органического стекла удобно с помощью специального ножа-резака,
изготовленного из старого ножовочного полотна

Режущую кромку вытачивают на обычном наждачном
камне. Ручку резака обматывают проводом типа МГШВ сечением 0,50-75 Рмм2, а
затем изоляционной лентой. Лист органического стекла кладут на стол или доску с
гладкой поверхностью, а затем, приложив к стеклу линейку, несколько раз
проводят острием ножа по линии отреза. Края листа на разрезе получаются
гладкими и часто не требуют дополнительной обработки. При предварительной
разметке листа нужно учитывать, что ширина борозды должна быть равна толщине
полотна ножовки. Фигурные детали из листового органического стекла можно
вырезать обычным лобзиком. Относительно невысокая температура плавления
органического стекла позволяет резать его следующим образом. В лобзик вместо
пилки вставляют нихромовую проволочку диаметром около 0,5 мм, к концам которой
подводят напряжение 3—4 В от понижающего трансформатора (лобзик должен быть с
деревянной рамкой или же с изолированными зажимами). В месте соприкосновения с
нагретой проволокой органическое стекло будет плавиться. Этим способом можно
вырезать пластинки любой формы. Подавать большее напряжение не рекомендуется,
так как при перегреве органическое стекло воспламеняется. Вырезать из
органического стекла различные фигурные детали можно с помощью нагретой
проволоки диаметром не более 0,5 мм из сплава высокого сопротивления (никелин,
нихром и т. п.), к которой привязан.

Для нагрева проволоки можно использовать
постоянный или переменный ток напряжением 6-12 В.