Что такое органическое стекло

Оргстекло: описание,виды,марки,характеристика,производство,склейка

Органическое стекло или полиметилметакрилат – виниловый полимер, полученный синтезом метилметакрилата, представляет собой прозрачный термопластичный материал. Оргстекло имеет множество названий, наиболее популярные – акрил, поликарбонат, плексиглас и другие.

Материал был изобретен в начале XX века Отто Ромом, что стало настоящим переворотом в химии. Благодаря этому открытию появились не только новые технологии, но и новые сферы производства. Сегодня материал используется очень широко в машиностроении, строительстве и медицине. Он стал незаменимым в архитектуре и дизайне, трудно представить себе производство мебели, часов, приборов без использования оргстекла.

Отличительные особенности оргстекла

Оргстекло обладает рядом достоинств, которые с успехом используются в самых разных областях производства. Основными из них являются:

Органическое стекло помимо достоинств имеет и ряд недостатков. Прежде всего, это слабая устойчивость к механическим повреждениям и горючесть.

Кроме того, оно требует специального ухода, например, для обработки нельзя использовать спирт и ацетон. Но несмотря на некоторые «неудобства», органическое стекло прочно вошло в нашу жизнь и захватывает все новые и новые области.

Технические характеристики органического стекла

Органическое стекло – это экологичный и безопасный материал. Он приблизительно вдвое легче обычного стекла.

Оргстеклу можно придавать самые разные формы, не нарушая при этом оптические свойства материала. Органическое стекло имеет следующие технические характеристики:

Оргстекло – материал, который легко поддается обработке – распилу, фрезеровке, шлифовке. В сочетании с высокой термопластичностью это открывает широкие возможности для его использования. Материал не только обладает превосходными свойствами, но и долго сохраняет их в процессе эксплуатации, поэтому он и получил такое широкое распространение.

Марки

Листовое светотехническое оргстекло производят марок:

СЭП – прозрачное, остальные марки – замутненные.

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

ТОСП, в свою очередь, может быть предназначено для:

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:

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

Согласно ГОСТу технические характеристики ТОСП:

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:

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

Преимущества

Следует указать на ряд преимуществ плексигласа. Среди них:

Недостатки

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:

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

Для определения способа изготовления следует ознакомиться с маркировкой готового материала:

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.

Технология производства

Оргстекло производится путем экструзии или литья. Его свойства меняются в зависимости от того как оно было сделано. Стекло разделяют на литое и экструзионное.

Технология изготовления экструзионного материала подразумевает выдавливание расплавленной массы под давлением. В результате она уплотняется и застывает. Для изготовления литого стекла масса заливается в форму. В качестве ее верхнего и нижнего заграждения служат 2 листа силикатного стекла. После затвердевания массы форма разбирается и образованный лист извлекается.

Применяемая технология производства напрямую влияет на качество получаемой продукции. К примеру, изделия сделанные путем пропускания через экструдер имеют разбежность всего до 5% по заданной толщине. В то же время, литое оргстекло может быть тоньше или толще на 30%. Материал, полученный путем экструзии, лучше склеивается. Уровень его усадки при нагреве доходит до 6%. Литое органическое стекло обладает большей химической устойчивостью и ударопрочностью. Температура его плавления как минимум на 20°С выше. Уровень усадки литого материала доходит до 2%.

Медицинские технологии используют оргстекло

Органическое стекло обладает хорошей степенью совместимости с тканями человека и используется при изготовлении жестких внутриглазных линз. Акриловые линзы имплантируют в глаза, когда оригинальная линза удалена в результате лечения лечении катаракты. Контактные линзы, а также линзы для очков также используют оргстекло.

Из-за вышеупомянутой биосовместимости с человеческим организмом, полиметилметакрилат является широко используемым материалом в современной стоматологии. Особенно широко распространен материал при изготовлении искусственных протезов, зубов и ортодонтических приборов.

Склейка оргстекла

Процесс склеивания элементов из органического стекла сопровождается рядом трудностей. Дело в том, что материал может иметь различный химический состав. Под тем, что обычно подразумевается под оргстеклом, может приниматься акрил, полипропилен, полистирол или поликарбонат. Это разные по химическому составу материалы, поэтому для одних определенный тип клея подходит, а для других является бесполезным.

Для склейки оргстекла могут применяться:

Реакционный клей является самым удобным при работе. Он позволяет создать прозрачный шов, эффективно скрепляющий элементы между собой. Уровень токсичности клея самый низкий в сравнении с растворителями или контактными составами.

Более дешевым решением является использования растворителей. Применение таких материалов позволяют получать качественное склеивание, но процесс затвердевания соединения происходит дольше. В небольшое количество растворителя добавляется стружка оргстекла, с которым приходится работать. В результате она растворяется, что позволяет получить клейкую массу. Раствор применяется для скрепления. Также можно просто наносить растворитель на детали, которые нужно соединить. Они сжимаются между собой, растворяются по краям и свариваются в монолитную конструкцию.

Самое слабое соединение дает контактный клей. Это могут быть «супер клеи», эпоксидная смола. Использование таких компонентов дает очень слабый результат. Детали распадаются даже при слабом механическом давлении.

Продукция из оргстекла

Оргстекло – ценится универсальностью во всем мире. Оно может быть изготовлено с множеством различных функциональных свойств, обеспечивая высокую светопроницаемость, рассеивание света, скрининг зрения, отражение тепла, теплоизоляцию, отражение звука и т. д.

Неплохое противостояние атмосферным явлениям, прозрачная структура и определенная прочность гарантируют длительный срок эксплуатации оргстекла во многих продуктах. Поэтому оргстекло это идеальный материал для всех проектов на открытом воздухе.

Продукция из оргстекла имеет весомую долю элегантности, характеризуется блеском и предлагается в насыщенной цветовой палитре. С этими атрибутами она обращает внимание на все внутренние элементы декорации и дизайнерские объекты.

Продукция из оргстекла обладает 30-летней гарантией. Прозрачные твердые листы, многослойные листы, гофрированные листы, блоки, трубы или другие элементы, не будут иметь пожелтение и сохраняют высокий уровень пропускания света в течение 30 лет, при условии приобретения высококачественного продукта.

Оргстекло на страже будущего

Среднегодовое увеличение темпов потребления акриловых пластиков составляет около 10%. Прогнозируется будущий ежегодный темп роста около 5%. Несмотря на то, что акриловые пластики являются одним из самых старых пластиковых материалов, используемых сегодня, они по-прежнему обладают такими же преимуществами оптической прозрачности и устойчивости к наружной среде, что делает их прекрасным материалом для многих сфер применения.

Источник

Оргстекло

Что из себя представляет оргстекло

Оргстекло – это бытовое название листовых материалов, напоминающих по виду и некоторым свойствам оконное стекло, и состоящее из прозрачных полимеров: полиакрилатов, поликарбонатов, полистиролов, различных сополимеров. Чаще всего так называют полиметилметакрилат (ПММА), который представляет из себя полимер, элементарным звеном которого служит метилметакрилат. В дальнейшем мы будем рассматривать под названием «оргстекло» в основном именно ПММА. Ниже приведена химическая формула полиметилметакрилата:

Обычно ПММА – это прозрачный полимер, который довольно легко поддается переработке в изделия всеми основными промышленными методами. Из-за своей высокой прозрачности он и получил второе название «органическое стекло».

Производство ПММА

На современных нефтехимических предприятиях полиметилметакрилат синтезируют путем полимеризации по свободно-радикальному механизму. Реакцию проводят в блоке или суспензии, иногда в эмульсии или растворе. Выпускают оргстекло обычно в форме гранул для дальнейшей переработки или листов.

Рассмотрим подробнее технологический процесс получения ПММА. Химическая реакция проводится в формах, состоящих из стальных, алюминиевых листов или слоев силикатного стекла. Прокладки из эластичного материала, от расстояния между которыми зависит толщина будущего листа органического стекла, устанавливают в указанные формы. На этом подготовительные операции завершаются.

Первой технологической операцией в ходе синтеза является получение форполимера – сиропообразной жидкости с высокой степенью вязкости. После получения форполимер помещают в форму, которую располагают в камере с нагретой водой или оборотным теплым воздухом. Процесс ведется через форполимер для недопущения появления дефектов из-за высокой усадки при полимеризации метилметакрилата, которая достигает 23 процентов. Добавки, необходимые для придания материалу необходимых свойств, например красители, замутнители, пластификаторы, стабилизаторы и т.д. диспергируют в форполимере перед полимеризацией. После окончания процесса синтеза листы оргстекла вынимают из форм и проводят их финишную обработку, которая заключается в удалении облоя и при необходимости шлифовке и полировке.

Кроме описанного выше литьевого метода органическое стекло также изготавливают методом экструзии. Существует ряд отличий между получаемым экструзионным оргстеклом и литьевым. Экструзионный акрил характеризуется менее прочными молекулярными связями, тогда как в литом акриле они более прочные. Прочные связи между молекулами придают литьевому оргстеклу более высокие физико-механические, тепловые и химические характеристики. Также особенности производства материала влияют на дальнейшее его поведение при обработке и переработке в изделия.

Органическое стекло любого типа можно вторично перерабатывать без особых ограничений, как любой стандартный термопластичный материал.

Основные свойства оргстекла

ПММА, как и любой полимер, обладает высокой молекулярной массой, она для этого полимера достигает 2 млн атомных единиц. Температура размягчения ПММА чуть выше 120 градусов Цельсия, а температура плавления порядка 160 градусов, что во многом обусловливает его хорошую перерабатываемость.

По физическим характеристикам оргстекло обладает очень хорошей прозрачностью, высокой проницаемостью не только для лучей видимой части спектра, но и для ультрафиолета. Органическое стекло имеет хорошие диэлектрические и физико-механические данные и обладает высокой атмосферостойкостью. Также этот материал достаточно химически стоек: устойчив к неконцентрированным кислотам и щелочам, спиртам и жирам, а также к гидролизу и минеральным маслам. Оргстекло, насколько это известно современной науке, безвредно для живых организмов и в то же время стойко к биологическому разрушению. Полиметилметакрилат перерабатывается экструзией с последующим термоформованием (вакуумным или пневмоформованием), штамповкой, литьем под давлением на термопластавтоматах. Также оргстекло легко обрабатывается механически, склеивается и сваривается.

Рассмотрим особенности материала более подробно.

Широко известно, что органическое стекло является легковоспламеняющимся, однако оно менее опасно, чем другие полимеры, подверженные открытому горению. В процессе горения ПММА выделяет минимум вредных продуктов окисления. Температура его воспламенения составляет 260°С.

Оргстекло, в отличие от некоторых полимеров имеет высокую морозостойкость. Диапазон рабочих температур ПММА довольно широк и находится в промежутке между минус 40°С и +80°С.

Оргстекло обладает малой теплопроводность, около 0,2—0,3 Вт/(м·К), что гораздо ниже теплопроводности обычного силикатного стекла от 0,7 до 13,5 Вт/(м·К), что дает органическому материалу большое преимущество при применении в энергоэффективных объектах.

Оргстекло обладает высокой стойкостью к старению. Т.к. светопропускание этого материала больше, чем у любого крупнотоннажного полимера и равно примерно 92% от проходящего через него видимого света. Органическое стекло не нуждается в дополнительной защите ультрафиолетового излучения. Физико-механические свойства ПММА, и его светопропускание очень медленно изменяется со временем, несмотря на действие УФ-лучей и воздействий атмосферных явлений. Однако для окрашенного оргстекла возможно изменение цвета материала в зависимости от его производителя и определенного цвета, но это, как правило, происходит по истечении большого срока и при эксплуатации вне помещений.

При этом оргстекло достаточно склонно к поверхностным повреждениям, оно довольно легко царапается. Это обусловливает применение специальных защитных пленок из полимеров на поверхности стекла.

Химические и экологические характеристики

Оргстекло является достаточно экологичным материалом. Оно не выделяет вредных химических соединений не только при горении, но и при обычном многолетнем применении и считается абсолютно безопасным материалом. Его использование разрешено как вне помещений, так и внутри них, в том числе в лечебных и детских заведениях. Как упоминалось ранее, отходы органического стекла не токсичны и могут полностью быть переработаны вторично.

ПММА известен своей высокой стойкостью к воде, а также к различным химическим соединениям, например к щелочам, растворам солей. Из распространенных химикатов на оргстекло существенно влияют концентрированные серная, хромовая и азотная кислота и некоторые растворы сильных кислот: цианистоводородные (синильная кислота) и фтористоводородные (плавиковая кислота).

Кроме того, органическое стекло можно растворить в некоторых сильных растворителях: дихлорэтане и других хлорированных углеводородах, сложных эфирах, альдегидах и кетонах. Также на него могут воздействовать низкомолекулярные спирты, в том числе этиловый спирт. Однако, реакция при этом медленная. Так при недолгом воздействии на оргстекло разбавленного до 10 процентов этилового спирта видимых изменений не происходит.

Применение оргстекла

Органическое стекло применяется достаточно широко. Высокая транспарентность в сочетании с хорошими механическими характеристиками открыла этому материалу дорогу к использованию в области транспорта: авиационной технике, автомобильной отрасли и т.п. Широко применяется ПММА в светотехнической индустрии, как листовой материал, прошедший полировку, так и гранулы для литья под давлением или экструзии рассеивателей светильников.

Рис.2. Фара мотоцикла

Кроме того, оргстекло используют в архитектуре и строительной индустрии, изготовлении товаров для дома, приборостроении и т.д. Широко применяется в сельском хозяйстве как материал для остекления оранжерей и теплиц. Оргстекло – хороший конструкционный материал для применения в строительстве, например для производства окон и дверей, веранд и для отделочных работ и некоторых изделий. В приборостроении оргстекло используют в качестве компонентов инструментов и приборов. В медицине оно применяется также в области инструментов, изготовлении контактных линз и в протезировании. В области оптики из этого чудесного материала выпускают линзы и призмы. Также из оргстекла можно делать компоненты микроэлектроники, игры и игрушки для детей, средства индивидуальной защиты (очки, маски), трубы и трубки для пищевой индустрии, разнообразные изделия для спортивного снаряжения и многое другое.

Незаменимо органическое стекло для уличного применения, им покрывают рекламные щиты, вывески, световые короба и прочие наружные носители информации и рекламы. Повсеместно мы видим этот материал при оформлении и наполнении витрин, в витражах, защитном остеклении, дизайнерских изделиях, сантехнике, музыкальных инструментах, торговых материалах, например ценникодержателях, POS-материалах, аквариумах, сувенирах и т.д.

Также в материалах последних поколений, особенно в авиа- и вертолетостроении, оргстекло активно применяется в составе многослойных композитных материалов, в том числе в комбинации с неорганическими стеклами.

История оргстекла

Этому материалу уже почти 100 лет. Оргстекло, которое в то время получило название «плексиглаз» (марка Plexiglas существует и сегодня) было получено в 1928 году немецким специалистом Отто Рёмом. Товарное производство материала началось в 1933 году там же в Германии, а первые известные продукты, для получения которых было применено оргстекло, датированы 1936 годом.

Рис.3. Кабина самолета середины 20 века

Такой материал, как прозрачный прочный полимер пришелся очень вовремя. В 20-30-е годы 20 века многие страны совершили скачок в развитии самолетостроения, особенно военного, в целом страны милитаризировались. В эти годы появились первые самолеты с закрытой кабиной, для изготовления которой отлично подошел новый полимер. Оргстекло было безопасным, то есть не разбивалось с образованием осколков, оптически прозрачным, химически стойким, в том числе к бензину, маслам и смазкам, водостойким. Всё это определило быстрый рост потребления материала.

40-е годы прошли под знаком развития применения оргстекла в авиастроении и не только. В годы ВОВ из него изготавливались кабины и другие части военных самолетов, детали подводных лодок и другие элементы, требующие прозрачности, легкости и прочности. С началом использования других, более продвинутых и менее горючих материалов, в том числе композитов, применение оргстекла в военной отрасли отошло на второй план.

В послевоенные годы органическое стекло получило широчайшее распространение во всех описанных выше областях. В настоящее время ПММА применяется гораздо скоромнее других крупнотоннажных полимеров, но в качестве прозрачного пластика он по-прежнему очень популярен. Однако во многом этот полимер потеснили другие транспарентные пластики, в том числе с лучшими свойствами или более дешевые, например поликарбонат, некоторые марки ПВХ и особенно полистирол и его сополимеры. Последние обладают огромным разнообразием характеристик при невысокой цене.

Объявления о покупке и продаже оборудования можно посмотреть на

Обсудить достоинства марок полимеров и их свойства можно на

Зарегистрировать свою компанию в Каталоге предприятий

Источник