Оргстекло было изобретено доктором Отто Ромом в начале 30-х годов теперь уже прошлого столетия и, благодаря своим уникальным свойствам (в первую очередь, легкости, пластичности, исключительной прозрачности и высокой ударопрочности), совершило мощный переворот в строительстве, машино- и приборостроении, положило начало новым сферам производства. Области его применения сегодня необычайно широки: от моделирования, светотехники и медицины, автомобильной и часовой промышленности до авиации, ракетостроения и производства военной техники.
В последнее десятилетие новый виток популярности оргстекла в России связан с развитием частного бизнеса, появлением у нас новых направлений архитектуры и дизайна, необходимостью массового производства изделий и конструкций рекламного назначения. К новым направлениям потребительского спроса на оргстекло относится также производство соляриев, аквариумов, мебели и сантехники, изделий для автотюнинга, приборов и оборудования нового поколения. Немалую роль играет освоение многими российскими компаниями технологий термоформования пластиков и появление возможности производства объемных изделий самого разного назначения, включая эксклюзивные конструкции зимних садов и атриумов, оригинальные светильники и зенитные фонари. Оргстекло продолжает пользоваться неизменной популярностью в остеклении как зданий, так и различных видов транспорта, включая водные (катера, яхты) и воздушные.
Несомненно, благодаря своим великолепным свойствам и постоянному усовершенствованию, этот пластик будет востребован и в новых развивающихся областях конструктивной деятельности человека.
Технические параметры оргстекла
Коэффициент светопропускания: прозрачное акриловое стекло - до 93%. Матовое - от 75% до 20%.
Горючесть: легко возгорается.
Особенности: свето- и атмосферостойкое. Бывает прозрачным, матовым, цветным и с односторонним рифлением (например, «колотый лед»). Есть марки, пропускающие и не пропускающие ультрафиолетовые лучи. Выпускается в виде листов, блоков, трубок или прутьев. Плотность - 1,19г/куб.см. Ударопрочностъ – 11-17кДж/кв. м. Имеется огромное количество специальных сортов.
Габариты: толщина: литьевое от 1 до 250 мм, экструзионное от 0,5 до 25 мм. Ширина листов от 600 мм до 2050 мм. Длина - от 1000 до 4000 мм.
Цветовая гамма: прозрачное - бесцветное и цветное; матовое - белое и цветное; тонированное - оттенки серого и бронзового цветов, флуорисцентное.
Потребительский анализ
Оргстекло - прозрачная или полупрозрачная термопластичная производная акриловых смол. Основной компонент в его составе (полиметилметакрилат) является продуктом полимеризации метилового эфира метакриловой кислоты. В чистом виде ПММА состоит из углерода, водорода и кислорода.
Полимеризация ведется несколькими способами. При блочном методе тщательно перемешанную смесь метилметакрилата, инициатора и пластификатора заливают в форму из силикатного полированного стекла. Так получают литьевое оргстекло. Для изготовления экструзионного оргстекла полиметилметакрилат в гранулированном виде загружается в аппарат, где нагревается до вязко-жидкого состояния, а затем выдавливается через экструзионную головку на зеркальные каландры. От величины зазора между каландрами зависит толщина листов.
Основные технические характеристики
Оргстекло - экологически чистый, безопасный материал. Его основные достоинства - высокая прозрачность, стойкость к химикатам и непростым погодным условиям, небольшой вес. Этот пластик в два раза легче обычного стекла, поэтому в конструкциях не требует дополнительных опор. Материалу можно придавать разнообразные формы без нарушений оптических свойств.
Ударопрочность оргстекла находится в пределах 11-17 кДж/кв. м (у специальных марок от 45 до 100 кДж/кв. м), а это более чем в 5 раз выше, чем у обычного стекла. Механическая обработка оргстекла осуществляется с такой же легкостью, как и обработка дерева. Оно режется, пилится, сверлится, шлифуется и полируется, окрашивается и гравируется.
Акриловое стекло имеет отличное сцепление со всеми видами самоклеящихся виниловых пленок. Его можно склеивать и сваривать, гнуть холодным способом. Для склеивания литьевого и экструзионного оргстекла подходят специальные клеевые системы, как имеющие в своём составе растворители, так и без них.
Экструзионный метод производства оргстекла
Экструдированное оргстекло изготавливают непрерывным методом на экструзионных линиях. Экструзионная линия состоит из нескольких технологических узлов. Исходный материал – гранулы, которые уже являются практическим готовым ПММА (полиметилметакрилат), а экструзия – это всего лишь придание формы листа некоторому количеству гранул.
Гранулы полиметилметакрилата через дозаторный бункер поступают в экструдер, который представляет собой обогреваемый цилиндр определенного диаметра – от величины диаметра зависит производительность экструдера. Внутри цилиндра находится спиралевидный червеобразный шнек, который перемещает расплавленную под действием тепла массу полимерного материала к передней части экструдера, при этом перемешивая и гомогенизируя расплав с необходимыми добавками. По мере продвижения расплава в различные части экструдера могут быть добавлены (если это необходимо) различные добавки к полимеру: красители, наполнители, различные стабилизаторы, в том числе, добавки, улучшающие эксплуатационные характеристики листового материала и другие, необходимые в каждом конкретном случае компоненты.
По достижении расплавленной массы акрила, в передней части экструдера она поступает в формообразующую щелевидную "головку", величина зазора в которой определяет конечную ширину и толщину готового листа (этим способом, кстати, изготавливаются "бесконечные" профили, трубы и листы, как компактные, так и многоперегородчатые).
После выхода из "головки" материал проходит через несколько валков, имеющих между собой точно заданное расстояние, которое и определяет конечную толщину получаемого листового материала. Поверхность валков имеет специальный слой с высокой степенью чистоты обработки, что позволяет получать листы с высокими оптическими и эксплуатационными характеристиками. Далее материал охлаждается, причем это происходит постепенно и равномерно, что исключает возникновение внутренних напряжений в изделии. Затем, по мере продвижения по линии, лист покрывается с двух сторон предохранительной пленкой, автоматически режется по заданному размеру и тут же складируется. Следует отметить, что экструзия – процесс непрерывный, требующий большого количества сырья, и выгоден только для больших партий.
Литьевой метод производства оргстекла
Для литого оргстекла исходным материалом является жидкий мономер метилметакрилата. На первом этапе производства в мономер добавляются различные добавки для окрашивания листов или придания им специальных свойств, отвердители и другие компоненты. После этого холодную растворенную массу акрила заливают между двумя специальными силикатными стеклами, помещают в рамку, рассчитанную на партию из 20 листов, производят термообработку в воде и затем воздухом. В результате полимеризации получается твердый листовой материал, который обрезается по стандартным размерам.
Вследствие этих особенностей производства, ассортимент литых акрилов гораздо шире, и производится он практически в неограниченном диапазоне толщины, в то время как экструдированный – от 1,5 до 24 мм (для него характерна стабильность толщины листов, допуск которой не превышает 5%, в то время как разнотолщинность листов литьевого оргстекла может достигать 30%). Литьевое оргстекло более ударопрочно (имеет "сшитую" молекулярную структуру), лучше экструзионного полируется и великолепно формуется.
В результате литья получается пластик, внутренняя структура которого имеет длинные молекулярные связи и, выражаясь образно, похожа на спагетти. У пластика, полученного путем экструзии, цепи короткие, и внутренняя структура выглядит, как мелко порезанная вермишель. Если помнить о разной внутренней структуре литьевого оргстекла и экструзионного оргстекла, то легко понять различия в их характеристиках, и почему они ведут себя по-разному.
Свойства оргстекла в сравнении с его «конкурентами»
В сравнении с обычным стеклом
В строительном приложении оргстекло является актуальной альтернативой силикатному стеклу, и на первый план выходят его достоинства по сравнению именно с этим материалом.
Органическое (или акриловое) стекло в 2,5 раза легче и при этом в 10 раз прочнее обычного стекла, а при разбивании оно не образует острых осколков. К существенным достоинствам акрила в строительном приложении относятся также его достаточно высокие тепло- и звукоизолирующие свойства. (2-х мм оргстекло заменяет обычное стекло толщиной 10 мм). Недостатки оргстекла – горючесть (кроме специальных пожаробезопасных марок), меньшая твердость поверхности (легче царапается, но, правда, и легче полируется) и более высокий коэффициент теплового расширения (негативные последствия которого должны быть предотвращены следованием конструктивным мерам монтажа акриловых стекол при применении на улице).
Оргстекло пропускает больше света, чем любые другие стекла (по светопропусканию уступая только кварцевому), отличается великолепными оптическими свойствами, не искажает изображение и при этом стойко ко всем атмосферным явлениям (поэтому именно из этого материала производятся, например, контактные линзы, а листы используются для остекления воздушного транспорта). По сравнению с обычным стеклом, оргстекло легко обрабатывается (можно сравнить с твердой древесиной), хорошо склеивается, сваривается, полируется, гравируется. Его можно не только изгибать по радиусу (не подвергая нагреву), но и формовать. Этот выигрышный комплекс свойств существенно расширяет возможности применения оргстекла по сравнению с обычным стеклом, в качестве прозрачного строительного материала в архитектуре, обустройстве помещений, производстве мебели, дизайне, светотехнике.
Однако не стоит забывать, что сегодня у оргстекла есть достойные конкуренты – другие пластики. В чем-то они уступают оргстеклу, в чем-то превосходят его. Поэтому актуально также сравнение с этими материалами – прежде всего, аналогичными по внешнему виду прозрачными листами на основе ПВХ, поликарбоната, полиэтилентерефталата и полистирола.
В сравнении с другими прозрачными пластиками
Оргстекло превосходит все прочие пластики по степени прозрачности. Нет ему равных и по «природной» стойкости к воздействию наружной среды, в том числе и к ультрафиолетовым лучам солнца (остальные пластики требуют дополнительной УФ-стабилизации или наличия защитного УФ-стабилизирующего слоя). При этом органическое стекло, по желанию производителя, может пропускать до 73,5% ультрафиолетовых лучей (именно поэтому оно незаменимо для производства соляриев) или полностью блокировать их прохождение (в этом случае оно служит защитой от ультрафиолета).
Плотность оргстекла 1,19 г/куб.см, оно на 17% легче компактного ПВХ, имеет практически равный вес с поликарбонатом и на 15% тяжелее полистирола. Морозостойкость и высокая теплостойкость оргстекла также выгодно отличает его от большинства других полимерных материалов. Температурный диапазон эксплуатации оргстекла от – 40 до +80-90 С. ПВХ может применяться только до +60°C, полистирол и ПЭТ до +70°C. Полиэтилентерафталат, как и оргстекло, выдерживает мороз до – 40 С, а вот прозрачные листы на основе ПВХ становятся хрупкими уже при -20°C. Единственный достойный конкурент оргстекла в этом отношении - поликарбонат, температурный диапазон применения которого наиболее значителен среди пластиков (от -50 до +120 С). По ударопрочности оргстекло уступает поликарбонату и ПЭТ. Впрочем, отдельные производители предлагают специальные акриловые листы повышенной ударопрочности (до 100 кДж/кв.м).
Изменение линейных размеров листа оргстекла и других пластиков имеет приблизительно одинаковые значения (до 5 мм/пм при разниче температур 70°C. Литьевое акриловое стекло великолепно формуется, что позволяет изготавливать из него высококачественные объемные изделия различного назначения. Это – наилучший материал для формовки прозрачных изделий.
Устойчивость к влаге и морской воде (в совокупности с другими положительными качествами) позволяет использовать акриловое стекло разных марок не только для производства аквариумов, гидромассажных ванн и СПА, но и для остекления яхт и даже подводных лодок. Тем не менее, его влагопоглощение (0,2-0,3% от веса) выше, чем у ПВХ и стандартного полистирола, и, как правило, в отличие от них, оргстекло (как и поликарбонат) требует предварительной сушки листов перед началом их термоформования.
Поликарбонат, ПЭТ и ПВХ, являясь трудновоспламеняемыми самозатухающими материалами, занимают более выигрышные позиции по пожаробезопасности, чем оргстекло, которое относится к легковоспламеняемым материалам. Но немаловажно, что при горении оргстекло не выделяет никаких ядовитых газов и поэтому не так опасно, как, например, ПВХ. Температура воспламенения ПММА 460-635 С. Производители акриловых листов постоянно совершенствуются в разработке новых рецептур материала, и сегодня некоторые из них предлагают ряд марок оргстекла повышенной пожаробезопасности.
Акриловое стекло не продуцирует никаких токсических веществ и абсолютно безопасно. Оно может использоваться и на улице, и в помещениях, в т.ч. в детских и лечебных учреждениях. Кроме того, многие производители предоставляют так называемый «пищевой» сертификат на свою продукцию, допускающий длительный контакт материала с пищевыми продуктами. Не последнюю роль при выборе материала играет его стоимость. Поэтому отметим, что оргстекло дороже только полистирола и существенно дешевле монолитных листов из ПВХ, ПЭТ и поликарбоната.
Марки
На российский рынок листовых пластиков сегодня поставляют свою продукцию практически все ведущие производители оргстекла.
- ALTUGLAS® производства Atoglas (Франция)
- BARLO® производства Barlo Plastics (Бельгия)
- PLEXIGLAS® производства Rohm (Германия)
- DEGLAS® производства Degussa (Германия)
- PERSPEX® производства ICI Acrylics (Великобритания)
- PLAZCRYL® производства Plazit (Израиль)
- AKRYLON® производства Поважские Химические Заводы (Словакия)
Не меньшей популярностью пользуется отечественное оргстекло, продукция ОАО «Дзержинское оргстекло» - завода, работающего с 1937 года в г. Дзержинск Нижегородской области. После длительного периода экономических проблем сегодня возобновлено производство широкого ассортимента оргстекла, включая эксклюзивные марки – авиационное и ориентированное оргстекло, и новые, такие, как сантехнический акрил.
Литьевые марки оргстекла общего назначения отечественного производства:
-ТОСП
-ТОСП-У (содержит в своем составе термо и светостабилизаторы и
выпускается в формате 2000х3000)
-ТОСП-Н сантехническое (для производства сантехнических изделий -
акриловых ванн, поддонов)
-ТОСН
Экструзионные марки оргстекла отечественного производства:
-СЭП
-ACRYMA
Упаковка, транспортировка, хранение
Листы оргстекла оклеиваются бумагой или полиэтиленовой пленкой. Транспортируют в крытых ж/д вагонах, контейнерах, автомобилях с водонепроницаемым покрытием.
Plastinfo.ru
В статье были использованы материалы компаний:
ЗАО Оргстекло
Пластик-он-лайн
TopRuNet.com
