Курсовая работа: Свойства и обработка оргстекла
структурированное
«Satine»
«MASTERCARRE»
«призма» («соты»)
Способы производства
Акриловый пластик производят двумя методами:
1. Литьевым
2. Экструзионным
Если речь идет о цветном, флуо или флуолюкс, тонированном, с поверхностью под металл или зеркальном пластике, то это литой пластик. Прозрачный или молочный может быть как литым, так и экструдированным. Возникает вполне закономерный вопрос: в чем разница между этими пластиками? Вопрос достаточно важный, и, зная ответ, Вы застрахуете себя от дефектов в готовом изделии. Физические свойства этих акриловых листов отличаются незначительно. Оба имеют превосходную устойчивость к старению. В течение 10 лет взаимодействия с внешней средой, плиты любой толщины сохраняют свои характеристики практически без изменений. Более значительные различия связаны с термическими и химическими свойствами, а также с особенностями обработки обоих материалов. Основное различие в характеристиках заложено в способе изготовления.
Литое оргстекло (литой акрил)
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 растворённую массу акрила заливают между двумя специальными силикатными стёклами, помещают в рамку, производят термообработку в воде и затем воздухом. В результате полимеризации получается твёрдый листовой материал, который обрезается по стандартным размерам.
Литое оргстекло (литой акрил) отличается от экструзионного оргстекла (экструзионного акрила) прежде всего молекулярными связями. В литом оргстекле они более прочны.
Вследствие особенностей производства, ассортимент литого акрила гораздо шире и производится он практически в неограниченном диапазоне толщин, в то время как экструзионный — от 1,5 до 24 мм. Литое оргстекло более ударопрочно (имеет «сшитую» молекулярную структуру), имеет лучшую химическую стойкость, лучше экструзионного полируется и надежнее при формовке (меньше реагирует на неравномерность прогрева, меньше усадка, меньшее влияние концентраторов напряжений).
Кроме этого, для литого оргстекла имеются следующие особенности по сравнению с экструзионным оргстеклом:
длина листов меньше, чем возможная длина экструзионных листов,
меньшая способность к склеиванию,
более высокие температуры и более широкий диапазон температур при термоформовке (примерно 160—190°С вместо 150—170°С у экструзионного),
большее усилие при формовке,
меньшая усадка при нагреве (2% вместо 6% у экструзионного),
возможна переформовка изделий.
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 передней части экструдера она поступает в формообразующую щелевидный "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 плёнкой, 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.
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 растворённую массу акрила заливают между двумя специальными силикатными стёклами, помещают в рамку, рассчитанную на партию из 20 листов, производят термообработку в воде и затем воздухом. В результате полимеризации получается твёрдый 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 об их разной внутренней структуре, то легко понять различия в их характеристиках и почему они ведут себя по-разному. Таким образом, выбор литьевого или экструзионного оргстекла зависит от того, для производства каких именно изделий Вы планируете его использовать. Обработка акриловых пластин осуществляется при помощи станков, предназначенных для обработки древесины или механических станков (режущих, фрезерных, токарных, сверлильных). За основу обычно берут плотность алюминия или его нежестких сплавов.
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.
Каждая из технологий имеет свои преимущества и недостатки. Если говорить о температурных режимах обработки и эксплуатации, то за счет отсутствия в литых стёклах внутренних напряжений, неизбежно возникающих в экструзионных стёклах ( в процессе производства последних в них "застывают" остаточные механические напряжения, которые могут сказаться позже, уже во время эксплуатации, внезапными (без видимой причины) трещинами), литые стёкла гораздо лучше обрабатываются, в особенности при температуре. Это касается, прежде всего, таких способов обработки, как термогибка и вакуумная термоформовка. Те из изготовителей рекламы, кто уже освоил такие интересные технологии, как вакуум-формовка прекрасно знают, что применение экструзионных стёкол даёт значительный процент брака из-за растрескивания заготовок при нагревании и охлаждении.