Оргстекло – современный технологичный материал, который используется повсеместно. Дети делают с ним поделки, а проектировщики и инженеры – технику и машины. Универсальность оргстекла делает материал одним из самых востребованных полимеров века. В статье рассказываем всё об оргстекле: как оно появилось, в чем его особенности, каковы преимущества и недостатки.
История оргстекла: что это за материал и как он появился?
Полиметилметакрилат (ПММА), органическое или акриловое стекло – всё это альтернативные названия оргстекла. Материал получен методом полимеризации акриловой кислоты, поэтому также его называют просто полимером. Впервые о его свойствах заговорил химик Отто Рем в 1911 году. Сперва это привело к созданию акрилатного слоя, которым дополнялись обычные стеклянные окна автомобилей. Но уже в 1933 году был запатентован отдельный прозрачный и прочный материал, известный теперь как оргстекло.
В первые годы своей запатентованной жизни оргстекло использовалось преимущественно в авиастроении. Возможность застеклить кабину пилота безосколочным, но при этом прочным стеклом стала инновационной. Сейчас материал активно применяется практически во всех отраслях производства и имеет хозяйственно-бытовое значение.
Оргстекло имеет со стеклом сходство только в названии. На самом деле этот материал относится к пластикам и намного ближе, например, к поликарбонату. Однако оргстекло часто используют как альтернативу обычному силикатному стеклу.
Свойства оргстекла, плюсы и минусы
Рассмотрим характеристики органического стекла и его преимущества:
- Легкость. Материал почти в 2 раза легче, чем стекло.
- Эластичность, гибкость и простота деформации. Оргстеклу можно придать практически любую форму при нагреве материала до 100 градусов. Этим свойством акрилового стекла активно пользуются, создавая уникальные формы.
- Простота обработки. Листовое оргстекло легко режется и склеивается даже в бытовых условиях.
- Хороший уровень светопропускания – 92-93%. Причем оргстекло пропускает ультрафиолетовое и рентгеновское излучение, но задерживает инфракрасные лучи.
- Прозрачность. Практически полностью отсутствует искажение изображения, не нарушается цветопередача. Однако есть специальные цветные листы оргстекла, которые часто используются для декора.
- Низкая теплопроводность. Иными словами, оргстекло лучше сохраняет тепло, чем обычное неорганическое стекло.
- Высокая ударная прочность – полимер примерно в 5 раз прочнее стекла.
- Безосколочность. Пластик трескается при повреждении, но не разлетается на осколки. Это увеличивает безопасность изделий и конструкций из оргстекла.
- Хорошая устойчивость к влаге и микроорганизмам. ПММА не располагает к развитию плесени, поэтому часто используется для остекления катеров и для изготовления аквариумов.
- Экологичность. Материал не выделяет токсичных веществ даже при сжигании, благодаря чему он прост в утилизации.
- Не является проводником для электричества, применяется в качестве изоляции.
При таком внушительном перечне преимуществ, есть и недостатки оргстекла, которые ограничивают его использование:
- Температура плавления – 160 градусов. Оргстекло не отличается жаропрочностью, оно не препятствует распространению огня. В этом его основной недостаток, по сравнению с силикатным стеклом.
- Подверженность механическим повреждениям. Иными словами, оргстекло можно поцарапать, в отличии от обычного стекла. Но производители полимера давно научились обходить этот недостаток, делая специальное покрытие, устойчивое к царапинам.
- ПММА устойчив к воздействию многих химикатов, но плохо переносит ацетон, бензол, метанол и этанол.
- При застывании после формовки при высоких температурах в месте сгиба появляется напряжение, которое впоследствии может привести к микротрещинам. Это снижает срок эксплуатации изделий из акрилового стекла, изготовленных путем термоформования.
Способ изготовления и виды оргстекла
ПММА изготавливают двумя способами: экструзией и литьем. Соответственно, есть два вида материала – экструзионное и литое.
При экструзии в специальный аппарат помещаются гранулы полиметилметакрилата. Под воздействием высоких температур они расплавляются и перемешиваются. В массу по необходимости добавляются различные присадки, которые меняют цвет или свойства готового материала. Когда расплавленная масса доходит до головки экструдера, она проходит через отверстие, которое определяет ширину листа или иную форму изделия. Таким образом происходит создание труб и стержней из оргстекла.
Если экструзионным методом изготавливаются листы, то после прохождения через головку аппарата материал проходит через валки, чтобы получить максимально ровную поверхность и сохранить оптические свойства. Далее листы проходят по конвейеру, подвергаются нанесению специальных покрытий и резке. Такой способ изготовления оргстекла используют преимущественно на крупных предприятиях.
Второй метод – литье. Жидкий мономер нагревают для смешивания с добавками, затем остужают и заливают в форму между двумя пластинами. Литое оргстекло хорошо полируется и имеет отличные прочностные характеристики. Таким методом получают листы оргстекла с разной толщиной.
Кроме метода изготовления и толщины листов, ассортимент продукции дополнен разными вариантами ПММА. Оргстекло бывает:
- Прозрачное.
- Цветное.
- Матовое.
- Глянцевое.
- Рифленое.
- С дополнительными свойствами.
Область применения оргстекла
У органического стекла очень широкая сфера использования. Материал активно применяется как в производственных, так и в бытовых целях. Приведем пример применения:
- Создание аквариумов. Это касается и небольших емкостей для разведения рыбок дома, и крупных конструкций для океанариумов и зоопарков. Пластик намного безопаснее стекла. Он отлично держит внутреннее давление воды и не портится от механических воздействий. Ещё один плюс – за такими аквариумами просто ухаживать. Так как полимер не имеет высокой пористости, он не способствует развитию микроорганизмов, поэтому легко чистится как снаружи, так и изнутри. Кстати, при создании аквариума в домашних условиях резку пластика в размер можно заказать сразу при покупке. Так срез получится ровным, и можно будет сделать аккуратный и герметичный стык. А благодаря пластичности листов, их можно сгибать, создавая конструкции интересных геометрических форм.
- Остекление иллюминаторов в подводных аппаратах. Промышленное изготовление батискафов не обходится без прочного толстого оргстекла. Благодаря его отличным оптическим свойствам, материал стал практически незаменимым для этой отрасли судостроения.
- Создание фар для автомобилей. Оргстекло отлично пропускает свет, что является важным критерием для выбора материала при создании осветительных приборов, в том числе в автомобильной промышленности.
- Защитное стекло на стадионах и хоккейных площадках. Чтобы шайба или другой спортивный инвентарь не прилетел к зрителям, их места огорожены от льда слоем оргстекла. Благодаря прозрачности такая защита ненавязчивая, не мешает просмотру, но при этом позволяет болельщикам приходить на матч без шлемов или касок.
- Иллюминаторы для авиапромышленности. Из-за воспламеняемости сейчас редко остекляют всю кабину пилота оргстеклом. Но некоторые элементы самолета, например, отсеки для бомбардировщиков, делают из этого прозрачного материала.
- Создание ветровых стекол для мотоциклов, квадроциклов и водной техники, а также остекление автомобилей. Основное преимущество использования полимера в машиностроении – его безосколочность. А значит, мотоциклист может не переживать, что нечаянно попавший в защитное стекло камень разобьет его на осколки.
- Рекламные конструкции: щиты, баннеры, таблички, лайтбоксы, витрины магазинов. Такие конструкции хорошо сочетаются со светодиодной подсветкой, используются как в помещениях, так и на улице. А колпаки из оргстекла можно встретить на выставках и в музеях – ими защищают объекты искусства.
- Защитные экраны и перегородки. Не только в период пандемии, но и повседневной жизни многие организации с большим потоком посетителей предпочитают отгораживать сотрудников от клиентов небольшими прозрачными экранами. Их можно встретить в банках, многофункциональных центрах, магазинах на кассе.
- Емкости для хранения продуктов – используются в пищевой промышленности, реже в быту.
- Детали трубопровода. Речь идет не о бытовом водопроводе, а о промышленной конструкции транспортировки жидкости или газов. Используются такие трубопроводы из оргстекла на химическом или пищевом производстве.
Кроме этого, элементы из акрилового стекла активно применяются дома в качестве декоративной вставки или как элемент другой конструкции. Например, листом оргстекла можно заменить стенку душевой кабины или полку в холодильнике. Также материалом остекляют крытые террасы или беседки, делают столешницы для уличной мебели. Применение оргстекла практически безгранично – в любой сфере жизни для него найдется место.
Чтобы оргстекло не поцарапалось, его перед транспортировкой упаковывают в пленку. Это помогает предотвратить появление царапин. Также стоит позаботиться о бережной доставке – лучше обратиться к профессионалам, особенно при перевозке крупных листов, чтобы не было заломов.