Получение органического стекла. Как делают оргстекло и почему его так назвали

Органи́ческое стекло́ (оргстекло́), или полиметилметакрилат (ПММА) - акриловая смола , синтетический виниловый полимер метилметакрилата , термопластичный прозрачный пластик , известный под торговыми марками Plexiglas , Deglas , Acrylite , Lucite , Perspex , плексиглас , «Акрима», ОСТ Карбогласс , новаттро , плексима , лимакрил , плазкрил , акрилекс , акрилайт , акрипласт, также известный под названием акриловое стекло , акрил , метаплекс и др. Может подвергаться окрашиванию и тонированию .

Энциклопедичный YouTube

1 / 3

✪ Как не надо гравировать на оргстекле (по просьбе зрителей)

✪ Как гнуть оргстекло в домашних условиях. Станок для гибки оргстекла

✪ Чем и как резать Оргстекло / Плексиглас / Как я резал оргстекло

Субтитры

История

Материал под маркой Plexiglas создан в 1928 году , запатентован в 1933 году Отто Ромом . C 1933 года началось его промышленное производство фирмой «Röhm and Haas» (Дармштадт) . Впервые продан [кому? ] в 1936 году .

Появление органического стекла (в то время «плексиглас») 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 др. Тогда в процессе получения листового материала может быть изменена его структура или в него могут быть добавлены соответствующие компоненты, обеспечивающие комплекс необходимых характеристик.

Свойства

Формула: [-CH2C(CH3)(COOCH3)-]n
Температура плавления: 160 °C
Плотность: 1,18 г/см³
Название ИЮПАК: Poly(methyl 2-methylpropenoate)
Температура кипения: 200 °C

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.

Существует два типа оргстекла - литое и экструзионное .

Получение оргстекла

Оргстекло получают двумя способами: экструзией и литьём. Сам способ производства накладывает ряд ограничений и определяет некоторые свойства пластика.

Экструзионное оргстекло - от англ. exstrusion , от нем. Extrudiert - получают методом непрерывной экструзии (выдавливания) расплавленной массы гранулированного ПММА через щелевую головку с последующим охлаждением и резкой по заданным размерам.

Блочное (в России утвердился термин «литьевое» - англ. cast ) - 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.

Применение

Как уже отмечено, самолёты и вертолёты, относящиеся к предыдущему поколению, остекляют однослойными или многослойными (композитными) материалами на основе органических и силикатных стёкол.

Изделия из оргстекла получают вакуумным формованием, пневмоформованием и штамповкой. Используется также метод холодного формования. Многие области применения этих полимеров пересекаются со стеклом, но оргстекло значительно проще обрабатывается и формуется, а также обладает меньшим весом. Это определяет его преимущество для изготовления различных деталей интерьера, указателей, рекламной продукции и аквариумов . Обычно для связи используется трудоёмкое оптическое стекло. В этом волокне сердцевина делается из кварцево-германатного стекла. Хотя материал стеклянных волокон дешевле пластиковых, их себестоимость выше из-за специальной обработки и технологии изделий. В отдельных, менее ответственных случаях широкое применение для связи имеет пластиковое волокно.

Из необычных областей применения оргстекла следует отметить:

Изготовление клея -растворителя для самого себя путём получения мономера (метилметакрилата) перегонкой;
В сантехнике (акриловые ванны), в торговом оборудовании .

ПММА нашёл широкое применение в офтальмологии : из него уже несколько десятилетий изготавливаются жёсткие газонепроницаемые контактные линзы и жёсткие интраокулярные линзы (ИОЛ), которых в настоящее время имплантируется в мире до нескольких миллионов штук в год. Интраокулярные (то есть внутриглазные) линзы известны под названием искусственного хрусталика , и ими заменяют капсулу, помутневшую в результате возрастных изменений и других причин, приводящих к катаракте .

Органические стёкла как биоматериалы именно из-за таких качеств, как пластичность, позволили заменить стёкла неорганические (например, контактные линзы). Работа учёных в течение более чем 20 лет привела к созданию в конце 1990-х годов силикон-гидрогелевых линз, которые благодаря сочетанию гидрофильных свойств и высокой кислородопроницаемости могут непрерывно использоваться в течение 30 дней круглосуточно. Тем не менее это не стёкла, но оптический материал со своими характеристиками.

Области применения: осветительная техника (плафоны, перегородки, лицевые экраны, рассеиватели), наружная реклама (лицевые стёкла для коробов, световых букв, формованные объёмные изделия), торговое оборудование (подставки, витрины, ценники), сантехника (оборудование ванных комнат), строительство и архитектура (остекление проёмов, перегородки, купола, танц-пол, объёмные формованные изделия, аквариумы), транспорт (остекление самолётов, катеров, обтекатели), приборостроение (циферблаты, смотровые окна, корпуса, диэлектрические детали, ёмкости).

Используется в качестве материала для изготовления имитаций балтийского янтаря .

Прозрачное оргстекло

Бесцветный кристально прозрачный лист со светопропусканием 92-93 % (при толщине 3 мм), с идеально гладкой поверхностью, отличающейся сильным блеском с обеих сторон. Максимальная прозрачность, отсутствие искажений изображения. Применение: остекление зданий и сооружений (наружное и внутреннее), витрины, прозрачная защита приборов и механизмов.

Прозрачное цветное оргстекло

Равномерно окрашенное в массе прозрачное оргстекло. Наиболее популярны тонированные листы серых (дымчатое), голубых и коричневых (бронза) оттенков. Вообще листы могут быть окрашены в абсолютно любой цвет, иметь многие варианты оттенков разной степени насыщенности, оставаясь при этом прозрачными, не искажающими изображение. Максимальная прозрачность, отсутствие искажений изображения.

Применение: Остекление транспорта, медицинское оборудование, перегородки, ограждающие конструкции, купола, навесы, атриумы, фонари, теплицы, оранжереи, солярии, элементы мебели, столешницы, полки, торговое и выставочное оборудование, подставки, держатели, «кармашки» информационных стендов, демонстрационные конструкции, модели, изделия наружной и интерьерной рекламы, POSM, сувенирная продукция, номерки, бирки, различные термоформованные изделия, защитное остекление фотографий, картин и стендов, аквариумы, детали интерьера, прозрачные полы, ступени лестниц, перила и так далее. Оформление выставок, шоу, концертов, телестудий.

Прозрачное рифлёное оргстекло

Прозрачное бесцветное и цветное оргстекло с выпуклым рисунком на одной стороне листа, другая сторона гладкая. Эффекты светорассеивания за счёт светопреломления при значительном пропускании видимого света. За такими стёклами предметы и изображения приобретают размытые очертания. Классические виды рифления: «колотый лёд», мелкое и крупное рифление «призматическое», «пчелиные соты», «мелкие волны», «капля». Эксклюзивные виды рифления: «ручей», «укол булавки», «квадраты», «пирамиды», «вельвет», «кожа». Прозрачность, светопреломление, частичное скрытие изображения за листом, особая декоративность.

Применение: Остекление душевых кабин, шторки ванн, остекление межкомнатных дверей, заполнение перегородок, мебель, элементы дизайна, рассеиватели светильников, подвесные потолки с внутренней подсветкой, декоративные конструкции интерьера.

Матовое белое оргстекло

Светорассеивающий лист белого цвета со светопропусканием от 20 (внешне непрозрачный) до 70 % (полупрозрачный) с гладкой, отличающейся сильным блеском с обеих сторон поверхностью. Равномерное светорассеивание, полное скрытие изображения за листом (при подсветке образуется световой экран).

Цветное матовое оргстекло

Светорассеивающий лист определённого цвета (с указанием цвета по RAL , Pantone или каталогу производителя) с различной степенью светопропускания, идеально глянцевой поверхностью. Равномерное светорассеивание, полное скрытие изображения за листом (при подсветке образуется световой экран).

Применение: Рассеиватели светильников, светящиеся подвесные потолки, подиумы, полы с внутренней подсветкой, торговые и рекламные световые вывески (лайт-боксы) с нанесением аппликации из самоклеящихся плёнок, фотокаширование, шёлкография , дорожные световые короба , пилоны, указатели общественных учреждений, автостоянок и так далее. Объёмные буквы, макеты рекламируемой продукции с внутренней подсветкой, миниатюрные световые короба с указанием улиц (номеров домов), использованием технологии печати по пластикам, медицинская техника, приборы и так далее.

Рифлёное матовое белое и цветное оргстекло

Белое (или цветное) оргстекло с разной степенью светопропускания, рифлением, нанесённым с одной стороны листа, другая сторона гладкая. Неравномерное светорассеивание, полное скрытие изображения за стеклом. Имеет наиболее ограниченные сферы применения: рассеиватели светильников для люминесцентных ламп, декоративные элементы интерьера с внутренней подсветкой.

Спортивный туризм

Длинные и узкие обрезки оргстекла (30-50×5-9 см) не отсыревают, легко поджигаются и дают яркое, устойчивое на ветру пламя. Благодаря этому резаное оргстекло нередко применяется в туристических походах для разведения костров и, в тёмное время суток, для местного освещения.

Для изготовления различных приборов, машин и предметов быта человеку приходится производить материалы, которые бы по своим техническим характеристикам удовлетворяли определенным критериям. Стекло используется во многих отраслях для производства прозрачных изделий, благодаря которым можно будет смотреть за происходящими процессами за стеклом. Оно характеризуется огромной твердостью, но относительно низкой прочностью.

Органическое стекло представляет собой совершенно иной по составу материал, который сопоставим с оригиналом только по прозрачности. В остальном он не имеет ничего общего и наоборот является пластичным и гибким, так что может легко переносить определенные нагрузки, от которых бы стекло моментально лопнуло.

Для данного материала тоже характерно наличие государственного стандарта, который определяет основные технические параметры, которыми должен обладать конечный продукт. Стекло органическое регулируется ГОСТом 17622. Ознакомиться с полным текстом документа можно в интернете. Найти его не составит особого труда, так как выложен он в свободном доступе. Актуальная версия содержит не только первоначальный текст, но и все поправки, которые вносились в него под влиянием разных факторов.

Способы изготовления материала

В промышленном варианте существует два способа производства органического стекла. Пор эффективности и себестоимости технологического процесса они являются примерно одинаковыми. Свой отпечаток на выбор одного метода накладывает располагаемое заводом оборудование и тип используемого сырья. Стоит рассмотреть подробнее оба способа:

1. Экструзия. Название метода говорит само за себя. Оно происходит от английского слова «экструде» - выдавливание. Технология подразумевает, что на начальном этапе обработки измельченные до гранулированного состояния частицы полиметилметакрилата нагреваются до температуры плавления, после чего выдавливаются через соответствующую форму и охлаждаются воздушными потоками, чтобы ускорить их застывание. Затем заготовка нарезается на нужные части, упаковывается и отправляется на склад готовой продукции.
2. Литье. Этот способ характерен для получения листового органического стекла. Расплавленный мономер просто заливается между двумя плоскими формами, которые будут служить в качестве ограничителей его габаритов. Затем по мере охлаждения происходит полимеризация заготовки, которая завершается с затвердеванием.

Оба способа одинаково хороши, но каждый имеет и свои недостатки. Полученное стекло маркируется в зависимости от своего предназначения. Например, стекло органическое техническое может быть не прозрачным или мутноватым, так как оно идет на изготовление различной продукции, в которой не важен показатель прозрачности.

Зато там ценится такая характеристика, как прочность, поэтому в состав и добавляют специальные присадки, увеличивающие эту характеристику в ущерб прозрачности. Стекло такого типа востребовано на современном рынке, потому что дает отличные возможности по конструированию самых разных изделий, которые используются в производстве и повседневной жизни.

Применение стекла

Органическое стекло прозрачное уже наоборот, должно быть максимально однородным, чтобы ничего не мешало обзору. Поэтому в него практически не добавляют присадки, которые могли бы негативным образом повлиять на главный показатель. Такое стекло активно используется в самолетостроении, особенно в его военной отрасли.

Собственно, и появление материала связано с развитием военной авиации в годы войны и недостатком обычного стекла для оснащения кабин пилота. Сейчас из прозрачного материала изготавливают даже очки и другие предметы, используемые в бытовых нуждах.

Блочное органическое стекло ТОСП включает в себя огромный ассортимент видов. Кроме привычных прозрачного и непрозрачного вариантов здесь еще добавляются разноцветные аналоги. В прямом смысле в каталоге можно найти стекло абсолютно любого оттенка.

Так что предназначена данная категория в первую очередь для декоративных нужд. С ее помощью можно оригинально украсить жилое помещение или офисный кабинет. Из цветных стеклышек очень легко сложить интересную мозаику, которая будет соответстввоать общему дизайну оформления.

Состав и основные характеристики

Что касается такого важно вопроса, как состав органического стекла, то здесь все предельно просто. Оно на 100% состоит из термопластичной смолы. Это касается абсолютно всех марок, независимо от их толщины, габаритов и цвета. Другой вопрос, если нужно получить стекло с уникальными свойствами.

Тут уже в дело вступают дополнительные присадки, которые несколько изменяют первоначальный состав, но все равно он не будет отличаться от общего строения всей группы более, чем на 35%. Химическая формула полимера является очень сложной, хотя фактически состоит только из комбинации атомов водорода, углерода и кислорода.

Касательно технических характеристик и свойств органического стекла, можно указать:

- плотность вещества - 1,18 грамм на кубический сантиметр;
- температура плавления - 160 градусов по Цельсию;
- температура кипения - 200 градусов по Цельсию;
- стойкость к огню - отсутствует;
- стойкость к кислотной и щелочной среде - крайне низкая.

Цена органического стекла в зависимости от его марки стартует в среднем от тысячи рублей за квадратный метр. Самые прочные и совершенные с функциональной точки зрения модели могут стоить около 5 тысяч рублей за квадратный метр.

Органическое стекло

Органи́ческое стекло́ (оргстекло́), или полиметилметакрилат (ПММА) - синтетический полимер метилметакрилата , термопластичный прозрачный пластик , продаваемый под торговыми марками плексиглас , лимакрил , перспекс , плазкрил , акрилекс , акрилайт , акрипласт и др., также известный под названием акриловое стекло , акрил , плекс .

Материал под маркой Plexiglas создан в 1928 году , с 1933 года началось его промышленное производство фирмой «Röhm and Haas Company» (Дармштадт), в настоящее время Röhm GmbH. Появление органического стекла (в то время "плексиглас") 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, т. е. - безопасность для лётчика, водостойкость, нечувствительность к действию авиационного бензина и масел . В СССР отечественный плексиглас-оргстекло был синтезирован в 1936 году в НИИ Пластмасс. В годы Второй мировой войны органическое стекло широко применялось в конструкциях фонаря кабины, турелей оборонительного вооружения тяжелых самолетов, элементов остекления перископов подводных лодок.

В наши дни теплостойкие фторакрилатные органические стекла используются в качестве легких и надежных деталей остекления высокоскоростных самолетов ОКБ «МиГ» в сочетании с высокопрочными конструкциями из алюминиевых, титановых сплавов и сталей, - работоспособны при температурах эксплуатации 230-250 °C.

Тем не менее полимеры только частично способны заменять термостойкие стёкла повышенной прочности - в большинстве случаев они употребимы только в виде композитов . Развитие авиации подразумевает полёты в верхних слоях атмосферы и гиперзвуковые скорости, высокие температуры и давление, когда органическое стекло вообще неприменимо. Примером тому могут служить летательные аппараты, сочетающие в себе качества космических кораблей и самолётов - «Спейс Шаттл» и «Буран» .

Органическое стекло полностью состоит из термопластичной смолы.

Эти органические материалы только формально именуются стеклом , и относятся к совершенно иному классу веществ, о чём говорит и само название, и чем в основном определяются ограничения свойств, и, как следствие того - возможностей применения несопоставимых со стеклом по многим параметрам; органические стекла способны приблизиться по свойствам к большинству видов неорганических стёкол только в композитных материалах , однако огнеупорными они уже никогда не будут; стойкость к агрессивным средам органических стёкол также определяется значительно более узким диапазоном.

Тем не менее, материал этот, 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 не устойчив к действию спиртов , ацетона и бензола .

Оргстекло

Оргстекло (акриловое стекло, полиметилметакрилат (ПММА)) - продукт полимеризации метилметакрилата.

Существует два типа оргстекла - литьевое и экструзионное.

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 др. Тогда в процессе получения листового материала может быть изменена его структура или в него могут быть добавлены соответствующие компоненты, обеспечивающие комплекс необходимых характеристик.

Получение оргстекла

Оргстекло получают двумя способами: экструзией и литьем. Сам способ производства накладывает ряд ограничений и определяет некоторые свойства пластика. Экструзионное оргстекло - от англ. exstrusion, от нем. Extrudiert - получают методом непрерывной экструзии (выдавливания) расплавленной массы гранулированного ПММА через щелевую головку с последующим охлаждением и резкой по заданным размерам. Блочное (в России утвердился термин «литьевое» - от англ. cast) - получают методом заливки мономера ММА между двумя плоскими стеклами с дальнейшей его полимеризацией до твердого состояния.

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 150-170 °C вместо 150-190 °C),
меньшее усилие при формовке,
большая усадка при нагреве (6 % вместо 2 % у литого акрила).

Основные преимущества оргстекла

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 создает 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 с такой же легкостью, 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 оргстекла

склонность к поверхностным повреждениям (твердость 180-190 Н/мм2)
технологические трудности при термо- и вакуумформовании изделий - появление внутренних напряжений в местах сгиба при формовке, что ведет к последующему появлению микротрещин
легковоспламеняющийся материал (t воспламенения 260 град.)

Стойкость к химическим воздействиям

Хранение и транспортировка оргстекла

1. Стекло органическое экструзионное транспортируют автомобильным и железнодорожным транспортом в крытых транспортных средствах в соответствии с Правилами перевозки грузов, действующими на данном виде транспорта. 2. Допускается транспортировать оргстекло в открытых транспортных средствах, покрытым водонепроницаемым материалом. 3. Стекло органическое экструзионное должно храниться в закрытых складах при температуре от 5 до 35 °C при относительной влажности воздуха не выше 65 %. 4. При хранении и транспортировке сложенные вместе листы оргстекла лучше переложить листами бумаги, чтобы не допустить механических повреждений. 5. Не допускается транспортирование и хранение стекла органического экструзионного с химическими продуктами.

Способы обработки

сверление, нарезание резьбы, резьбовое соединение, фрезерование, обработка на токарном станке, обработка резанием, пемзование, шлифование, полирование, формование, втягивание, вдувание, сгибание, охлаждение, отжиг, стыкование, склеивание, сварка, окрашивание и металлизация.

Применение

Очки из оргстекла

Из необычных областей применения оргстекла следует отметить:

Изготовление клея -растворителя для самого себя путём получения мономера (метилметакрилата) перегонкой;
В сантехнике (акриловые ванны), в торговом оборудовании .

ПММА нашёл широкое применение в офтальмологии : из него уже несколько десятилетий изготавливаются жесткие газонепроницаемые контактные линзы и жесткие интраокулярные линзы (ИОЛ), которых в настоящее время имплантируется в мире до нескольких миллионов штук в год. Интраокулярные (т. е. внутриглазные) линзы известны под названием искусственного хрусталика , и ими заменяют капсулу, помутневшую в результате возрастынх изменений и других причин, приводящих к катаракте .

Органические стекла как биоматериалы именно из-за таких качеств, как пластичность, позволили заменить стёкла неорганические. (Например, контактные линзы). Работа учёных в течение более чем 20 лет привела к созданию в конце 90-х годов силикон-гидрогелевых линз, которые благодаря сочетанию гидрофильных свойств и высокой кислородопроницаемости могут непрерывно использоваться в течение 30 дней круглосуточно. Тем не менее это не стёкла, но оптический материал со своими характеристиками.

Области применения: осветительная техника (плафоны, перегородки, лицевые экраны, рассеиватели) наружная реклама (лицевые стекла для коробов, световых букв, формованные объемные изделия) торговое оборудование (подставки, витрины, ценники) сантехника (оборудование ванных комнат) строительство и архитектура (остекление проемов, перегородки, купола, танц-пол, объемные формованные изделия, аквариумы) транспорт (остекление самолетов, катеров, обтекатели) приборостроение (циферблаты, смотровые окна, корпуса, диэлектрические детали, емкости).

ПММА широко используется в микро- и наноэлектронике . В частности, ПММА нашёл применение в качестве позитивного электронного резиста в электронно-лучевой литографии. Раствор ПММА наносят на кремниевую пластину или другую подложку с помощью центрифуги , в результате чего образуется тонкая плёнка, после чего сфокусированным электронным лучом, например, в растровом электронном микроскопе (РЭМ) создаётся требуемый рисунок. В тех местах плёнки ПММА, куда попали электроны , происходит разрыв межмолекулярных связей, в результате чего в плёнке образуется скрытое изображение. С помощью проявляющего растворителя засвеченные участки удаляются. Помимо электронного пучка рисунок можно сформировать путём облучения ПММА ультрафиолетом и рентгеновским излучением . Преимущество ПММА в сравнении с другими резистами состоит в том, что с его помощью удаётся получать рисунки с линиями нанометровой ширины. Гладкая поверхность ПММА может быть легко наноструктурирована путём обработки в кислородной высокочастотной плазме , а наноструктурированная поверхность ПММА может быть легко сглажена путём облучения вакуумным ультрафиолетом (ВУФ).

Прозрачное оргстекло

Бесцветный кристально прозрачный лист со светопропусканием 92–93 % (при толщине 3 мм), с идеально гладкой поверхностью, отличающейся сильным блеском с обеих сторон. Максимальная прозрачность, отсутствие искажений изображения Остекление зданий и сооружений (наружное и внутреннее), витрины Прозрачная защита приборов и механизмов.

Прозрачное цветное оргстекло

Применение

Остекление транспорта, медицинское оборудование, перегородки, ограждающие конструкции купола, навесы, атриумы, фонари, теплицы, оранжереи, солярии, элементы мебели, столешницы, полки, торговое и выставочное оборудование, подставки, держатели, «кармашки» информационных стендов, демонстрационные конструкции, модели, изделия наружной и интерьерной рекламы, POSM, сувенирная продукция, номерки, бирки, различные термоформованные изделия, защитное остекление фотографий, картин, стендов аквариумы, детали интерьера, прозрачные полы, ступени лестниц, перила и т. д. Оформление выставок, шоу, концертов, телестудий.

Прозрачное рифленое оргстекло

Прозрачное бесцветное и цветное оргстекло с выпуклым рисунком на одной стороне листа, другая сторона гладкая. Эффекты светорассеивания за счет светопреломления при значительном пропускании видимого света. За такими стеклами предметы и изображения приобретают размытые очертания. Классические виды рифления: «колотый лед», мелкое и крупное рифление «призматическое», «пчелиные соты», «мелкие волны», «капля». Эксклюзивные виды рифления: «ручей», «укол булавки», «квадраты», «пирамиды», «вельвет», «кожа». Прозрачность, светопреломление, частичное скрытие изображения за листом, особая декоративность.

Применение

Остекление душевых кабин, шторки ванн, остекление межкомнатных дверей, заполнение перегородок, мебель, элементы дизайна, рассеиватели светильников, подвесные потолки с внутренней подсветкой, декоративные конструкции интерьера.

Матовое белое оргстекло

Цветное матовое оргстекло

Светорассеивающий лист определенного цвета (с указанием цвета по RAL, Pantone или каталогу производителя) с различной степенью светопропускания, идеально глянцевой поверхностью. Равномерное светорассеивание, полное скрытие изображения за листом (при подсветке образуется световой экран).

Применение

Рассеиватели светильников, светящиеся подвесные потолки, подиумы, полы с внутренней подсветкой, торговые и рекламные световые вывески (лайт-боксы) с нанесением аппликации из самоклеящихся пленок,фотокаширование, шелкография, дорожные

Акрил (оргстекло, полиметилметакрилат) - ровный, прозрачный термопластический материал (полиметакрилат метила), не подверженный действию большинства едких химикатов. Плиты Плексигласа могут подвергаться разнообразным методам механической и термической обработке, как для промышленных, так и для художественных целей.

Листовое акриловое (органическое) стекло представляет собой прозрачные, светонепроницаемые или светорассеивающие с разной степенью светопропускания листы с идеально глянцевой поверхностью с обеих сторон толщиной от 1,0 до 24 мм. Они могут быть окрашены "в массе", причем возможная цветовая гамма выпускаемых сегодня листов практически неограниченна. Одна из сторон листа акрилового стекла может быть рифленой ("колотый лед", мелкое и крупное рифление "призматическое", "пинспот", "капля" и др.) или иметь антибликовую обработку.

Литьевое и экструзионное оргстекло, имея основные общие технические характеристики, тем не менее отличаются друг от друга. Длина листов, производимых экструзионным способом, не ограничена технологическим процессом, т.е. можно получить листы длиной 4, 6, 12 м, но из-за возникающих проблем транспортировки таких листов, стандартный размер экструзионного оргстекла на рынке пластиков все же не превышает 2050 х 3050 мм. К достоинствам экструзионного оргстекла можно отнести стабильность толщины листов, допуск которой не превышает 5%, в то время как разнотолщинность листов литьевого оргстекла может достигать30%.

Свойства и технические характеристики оргстекла

Устойчивость к ультрафиолетовому излучению. Акриловое стекло имеет высокую устойчивость к воздействию ультрафиолетового излучения. Материал не желтеет, и не становится хрупким даже после длительного воздействия окружающей среды.

Устойчивость к химическому воздействию. Акриловое стекло устойчиво к воздействию неорганических веществ, кислот, щелочей, солей и их растворов. Органические вещества (хлорпроизводные углеводородов, кетоны, эфиры) являются сильными растворителями для акрилового стекла.

Легкость. Плотность оргстекла 1,19 г/куб.см. По сравнению с другими материалами: почти в 2,5 раза легче обычного стекла, на 17% легче компактного ПВХ и на 7% - полиэфирных стекол. Оргстекло имеет равный вес с поликарбонатом и на 15% тяжелее полистирола.

Устойчивость к влаге (используется для остекления яхт, производства аквариумов).

Ударопрочность. Оргстекло - легковоспламеняющийся материал, но при горении оно не так опасно, как другие горючие пластики, т.к. не выделяет никаких ядовитых газов. Температура воспламенения 460 - 635°С.

Хорошие диэлектрические свойства .

Морозостойкость. 40-градусные морозы оргстеклу "не страшны".

Органическое стекло пропускает 73% ультрафиолетовых лучей. При этом акриловое стекло обладает хорошей светостойкостью (УФ-лучи не вызывают пожелтения и деградации этого пластика).

Акриловое стекло устойчиво к действию различных газов, присутствующих в городском воздухе и воздухе морских побережий. Оно также устойчиво к воздействию сырости, бактерий и микроорганизмов, обладает высокой химической стойкостью к воздействию неорганических веществ, солей и их растворов. Органические вещества (хлорпроизводные углеводородов, кетоны, эфиры) являются сильными растворителями для оргстекла.

Температура размягчения акрилового стекла (в зависимости от производителя и марки) находится в пределах 90 - 110°С, максимальная температура его применения соответствует 80-100°С.

Акриловое стекло легко гнется "холодным способом" (без нагрева).

Акриловое стекло - термопластичный материал, т.е. оно имеет способность размягчаться при нагреве и сохранять при охлаждении ту форму, которую ему придали. Литьевое акриловое стекло великолепно формуется, что позволяет изготавливать из него объемные изделия различного назначения, в том числе эксклюзивную барельефную и полнообъемную световую рекламную продукцию.

Прозрачное акриловое стекло пропускает до 93% видимого света - больше, чем любой другой полимерный материал.

Светопропускание "матового" оргстекла может находиться в пределах от 20% (т.е. быть практически "глухим") до 75% (полупрозрачным). Листы со светопропусканием 50-75% используются, например, для производства светильников. Оптимальный вариант светопропускания для рекламных изделий с внутренней подсветкой - 25-30%.

Акриловое стекло - экологически чистый материал, не продуцирует никаких токсических веществ и абсолютно безопасно. Оно может использоваться на улице и в помещениях, в т.ч. в детских и лечебных учреждениях. Оргстекло может быть полностью использовано повторно после его переработки.

Акриловое стекло легко в обработке - резке, сверлении, склеивании, его можно гнуть и формовать, полировать и фрезеровать, окрашивать и гравировать, оно имеет отличное сцепление со всеми видами самоклеящихся виниловых пленок.

Обычно производители дают 10-летнюю гарантию на сохранение всех свойств оргстекла:

Высокая светопроницаемость бесцветного материала;
- высокая свето- и погодостойкость и устойчивость к атмосферным воздействиям;
- неизменность физических и оптических свойств в течение эксплуатации;
- высокое сопротивление излому и деформациям;
- устойчивость к ультрафиолетовому излучению;
- возможна поставка плит с текстурированной поверхностью, с пониженным отражением;
- невысокая вязкость, благодаря чему рекомендуется для выполнения изделий со сложными и тонкими контурами.

Применение

Оргстекло имеет возможность широкого применения практически во всех отраслях народного хозяйства, а так же в быту. Продукция из оргстекла наиболее применима в рекламном бизнесе и маркетинге, т.к. представляет собой изделия «сопутствующие продажам»:

Сувенирная продукция, номерки, бирки к ключам.
- Подставки под различные виды товаров.
- Эксклюзивные бейджи с гравировкой и аппликациями.
- Защитное остекление (картин, стендов).
- Перегородки, остекление дверей, витражи.
- Светильники, подвесные потолки с внутренней подсветкой.
- Торговое и выставочное оборудование.
- Декоративные элементы витрин.
- Торговые и рекламные световые вывески.
- Дорожные двухсторонние рекламные световые короба на столбах электроосвещения.
- Щитки с указанием улиц (номеров домов).
- Декоративные элементы, вырезанные и объемные буквы с внутренней подсветкой.
- Указатели общественных учреждений и мест общественного пользования (автостоянок, выставок, больниц).
- Городские, автомагистральные, предупреждающие указатели.
- Многое другое.

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 .

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

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

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

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.