Органическое стекло получают. Оргстекло и его виды

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.

Оргстекло - это уникальный материал, который создавался под маркой «Плексиглас» в 30-х годах прошлого столетия. Его промышленным производством изначально занималась компания Röhm and Haas Company. Новый компонент был широко востребован во время Второй мировой войны, учитывая активное развитие авиастроения, дающего возможность усовершенствовать не только корпуса летательных аппаратов, но и кабины пилотов. Рассматриваемый материал обладает высоким уровнем прозрачности, прочностью, отсутствием осколков при разрушении. Дополнительными плюсами оргстекла является минимальная реакция с авиационным керосином и маслом, а также устойчивость к атмосферным воздействиям.

Общие сведения

Оргстекло. Что это такое, в Советском Союзе узнали в 1936 году. Материал был разработан и произведен в НИИ Пластмасс. В период с 1941 по 1945 гг. материал активно применялся в обустройстве самолетов разного типа, турелей, некоторых элементов подводных лодок.

Сейчас оргстекло - это компонент, который применяется в качестве надежных и легких деталей в оснащении высокоскоростных летательных аппаратов, прочих подобных конструкций. Фторакриловые стекла используются в сочетании с алюминиевыми и титановыми сплавами. Температурный режим функциональности таких составов - 230-250 градусов по Цельсию.

Стоит отметить, что полимерные аналоги способны лишь частично заменить стекла, обладающие термической устойчивостью и повышенной прочностью. Преимущественно, такие материалы употребляются в композитном исполнении. Дальнейшее развитие авиации подразумевает полеты в самых верхних слоях атмосферы, что требует соблюдение особенных характеристик. Естественное оргстекло используется в создании таких летательных аппаратов, как «Шаттл» и «Буран».

Аналоги

Оргстекло - это не только акриловый вариант. Существуют альтернативы, созданные из полистирола, карбоната или винилхлорида. Основная составляющая часть рассматриваемого материала - термопластичная смола. Подобные компоненты стеклом можно назвать чисто условно. На самом деле, материал относится к совершенно другому типу, представляя собой неорганический композитный вид, выполняющим функции стекла в узком диапазоне.

Данная субстанция обладает рядом объективных преимуществ. К ним относится:

Облегченная масса.
Использование материала в качестве альтернативы (речь идет о ПММА).
Такая конструкция мягче и безопаснее обычного стекла.
Наблюдается высокий показатель прочности и устойчивости к царапинам.

Среди недостатков можно отметить, что оргстекло - это материал, который легко разрушается при температуре свыше 100 градусов. Изделие неустойчиво к воздействию щелочей, кислот и спиртов. Тем не менее, такая конструкция отражает инфракрасное излучение, ультрафиолет, а также отлично поддается обработке обычными металлорежущими инструментами.

Все о материале «оргстекло»

Оргстекло состоит из акрилового, полимерного и метилакрилата. Изделие производится методом литья либо экструнзиации. Данный материал изготавливается путем внедрения в состав идентичных компонентов. Если необходимо получить аналог изделия, который будет отличаться дополнительной прочностью и эластичностью - используют различные добавки, повышающие уровень указанных параметров.

Оргстекло - основные характеристики:

Получают рассматриваемый материал двумя способами. Это стандартное литье или экструзия. Второй вариант походит от английского слова, подразумевающий накладывание нескольких слоев пластика, с учетом его особенностей.
На отечественном рынке чаще практикуется литьевое производство органического стекла.
Особенности второго способа производства - получение между двумя прослойками стекла полимерной начинки, доведенной до твердого состояния.

Особенности и преимущества

Что такое оргстекло, можно понять из плюсов, которые оно имеет по сравнению с обычным стеклом:

Толщина составляющих листов ниже, чем возможности обработки их экструдером.
Длина элементов больше аналогов.
В одной партии допускаются перепады по толщине до пяти процентов предполагаемой величины.
Особенности оргстекла проявляются в меньшей удароустойчивости, но большей чувствительностью к концентрации напряжений, а также слабой сопротивляемости химическому воздействию.

Высокий показатель пропускаемости света.
Оригинальная форма, сохраняемая почти в ста процентах без изменения.
Сопротивляемость механическому воздействию составляет в 5 раз больше, чем у обычного стекла.
Особенности оргстекла заключаются в том, что его масса составляет почти в 2,5 раза менее традиционного аналога при одинаковой толщине.
Изделие не требует дополнительных опор, что позволяет создать видимость открытого пространства.
Материал устойчив к влаге, бактериям и микроорганизмам, может эксплуатироваться для остекления яхт и аквариумов.
Компоненты не представляют экологической опасности, при горении не выделяют ядовитых и опасных газов.

Прочие достоинства

Среди других плюсов рассматриваемого материала можно отметить следующие аспекты:

Имеется возможность придания разнообразных конфигураций посредством термического воздействия, вследствие чего сохраняется отличная детализация и оптические свойства изделий.
Обработка конструкции не сложнее, чем работа с деревом.
Отмечается устойчивость к любому климату, а также невосприимчивость к морозам.
Пропуск 73 процентов ультрафиолетовых лучей составляет не больше, при этом инфракрасное вредное воздействие - не проходит.
Проходящие лучи не вызывают пожелтения и деформации акриловой составляющей части стекла.
к химической среде.
Такое стекло обладает лучшей способностью к склеиванию, не требует особых усилий при формировке, работает в температурных режимах от 150 до 170 градусов по Цельсию.
Устройство подлежит утилизации без вредного воздействия на экологию.
Материал обладает большой усадкой при нагреве (6 процентов вместо 2, как у литого акрила).

Недостатки и устойчивость к химическим воздействиям

Органическое стекло - это материал, обладающий определенными минусами. Среди них:

Подверженность к поверхностной деформации (твердость - не более 190 Н/кв. мм).
Технологические проблемы при термической и вакуумной обработке.
Возникновение внутренних напряжений в точках сгибов и формаций. Это ведет к появлению микротрещин.
Отмечается подверженность материала к воспламенению (260 градусов - критический порог).

Что касается стойкости изделия к химическим реагентам, то здесь можно отметить несколько нюансов:

На органическое стекло могут воздействовать химические вещества различного характера, включая фтористые и цианистоводородные растворы.
Материал подвержен атаке концентрированных и разбавленных серных, хромовых и азотных кислот.
В качестве растворителей данного изделия служат хлорированные углероды, альдегиды, сложные эфиры и кетоны.
Органическое стекло также особо невосприимчиво к воздействию бутанового, этилового и пропилового спирта. При длительном контакте с 10-процентным аналогом этого типа оргстекло с ним не взаимодействует.

Транспортировка и хранение

Органическое стекло перевозится посредством железнодорожного или автомобильного сообщения. Транспортируется оно в крытых контейнерах, что соответствует стандартам правил перевозки грузов. Не запрещается перевозить подобные изделия открытым способом, однако, при этом требуется его укрытие под водонепроницаемым материалом. Не рассчитывается перевозка данного изделия совместно с химическими средствами и их походными средствами.

Разновидности

Бесцветный аналог имеет прозрачную основу со степенью светового пропуска порядка 92 процентов. Чаще всего используются вариации полупрозрачного типа, которые отличаются значимым блеском с обеих сторон. Такой материал служит для оформления промышленных и прочих сооружений.

В завершение

Органическое стекло подвергается нарезанию резьбы, оборудованию соответствующими соединениями, шлифовке, полировке, различному форматированию. Кроме автомобилестроения, оргстекло применяется в офтальмологии, из него длительное время производятся линзы для зрения. Внутриглазные аналоги известны наличием искусственного хрусталика, который позволяет привести в порядок зрение людей, независимо от возраста.

Другие отрасли применения рассматриваемого материала: осветительная техника, наружная реклама, включая ценники и специальные подставки, а также для остекления кабин самолетов, аквариумов, диэлектрических деталей и емкостей.

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.