Методи синтезу поліметилметакрилату та його властивості

   Розпилювати оргстекло можна всіма видами пил з дрібними і добре розведеними зубами. Частота обертання круглих механічних пив має бути невисокою або розпилювання слід проводити, охолоджуючи пилу водою. Інакше, особливо при розпилюванні товстих листів пластика, полотно пили розігрівається і намертво схоплюється оргстеклом. Тонкі листи оргстекла (до 10-12 мм) простіше різати спеціальним різаком, зробленим з уламка ножівкового полотна по металу.

Аркуш пластика прорізають на невелику глибину (інколи з обох боків), після чого аркуш  по сліду реза просто розламують. Тобто дана операція дуже схожа на різання силікатного скла алмазом.

Звичайно, зручно і легко різати пластик по прямій, використовуючи металеву лінійку. А як бути, якщо захочеться вирізувати з оргстекла, наприклад, свій профіль, який вельми звивистий. Результати використання в цьому випадку ручного лобзика плачевні. Тонкі полотна вмить рвуться, ледве зачавши пиляти. Простіше скористатися приладом з ніхромової ниткою, що нагрівається, яка ріже оргстекло по заданому контуру, як масло.

Шліфовка і  поліровка. Оргстекло легко обробляється наждачними кругами і шкірками. Для грубої обробки заготовок з пластика годяться наждачні круги, які періодично доводиться очищати від налиплої маси пластика за допомогою металевої пластинки або уламка шибки. Щоб наждак

                                                 9

не так часто доводилося чистити і щоб деталь не повело від нагріву, її обробляють не за один захід, а переривисто, періодично охолоджуючи у воді. Зазвичай така операція потрібна, коли немає можливості все зайве "відсікти" пилою, напилком або розжареною ниткою з ніхрому.

При шліфовці внутрішніх поверхонь застосовуються дерев'яні або металеві стрижні різного діаметру з наклеєними на них смужками наждачної шкірки. Для ручної обробки довгих граней листів оргстекла, що сполучаються, краще наклеїти на креслярську дошку довгі смуги наждачної шкірки і добиватися необхідної точності обробки, рухаючи по ним саму деталь, як рубанок. Механічну шліфовку рекомендується здійснювати картонними кругами з наклеєними на них наждачними шкірками різної зернистості. Доведення поверхонь під поліровку добре проводити за допомогою відповідних шматочків шибки.

Після зняття стружки  гострою кромкою уламка скла поверхня деталі набуває ступеня чистоти  обробки, близького до полірованої  поверхні. Шматочки шибки з ділянками  потрібної кривизни нарізують роликовим  або діамантовим склорізом без лінійки або якого-небудь шаблону. Ріжучою кромкою цих шматочків є ребро, що знаходиться під слідом від склоріза. Якщо немає склоріза, осколки отримують, просто стукнувши по склу першим предметом, що попався. Але раніше надіньте захисні окуляри, а аркуш накрийте ганчіркою або газетою.

Поліровку проводите  за допомогою полірувальних кругів, на які потрібно нанести абразивну  пасту. Самі полірувальні круги зробіть  з повсті, фетру, бавовняних тканин. Тонкі круги зазвичай склеюють або  зшивають. Оновлюють круги, видаляючи засалений шар тонкою металевою пластинкою або уламком скла. Як абразивні матеріали в полірувальних пастах застосовують діамантові порошки і оксиди металів різної зернистості. Найбільш поширені полірувальні пасти: "Крокус" на основі оксидів заліза, паста ГОЇ, що містить оксид хрому.

                                            10

Годяться для поліровки  наявні в продажі пасти для  правки бритв, зубні пасти і порошки, застосовують для цієї мети і масляні  фарби, що містять як пігмент оксиди металів, наприклад, хрому (зелена фарба), заліза (сурик червоно-оранжевого кольори) та ін.

Щоб зробити, наприклад, пасту з сухого пігменту - оксиду хрому, додайте його в розплав  воску, стеарину або парафіну. Потім  скрутіть з паперу трубочку такого діаметру, щоб в неї щільно входила винна пробка, якою слід закупорювати один кінець трубочки. У консервній банці розплавте звичайну свічку і насипте в розплав, що утворився, помішуючи, порошок оксиду.

Кількість пігменту за об'ємом повинна складати приблизно 1/3 від  об'єму розплаву. Далі, не давши порошку осісти, швидко перелийте розплав в трубочку і відразу ж опустите її у воду для швидкого охолоджування. При всій прудкості заливки і охолоджування нижні шари застиглого олівця пасти будуть більш насищені пігментом з крупнішим зерном. Отже, розрізає олівець упоперек, наприклад, на три частки, отримаємо три види пасти з абразивом різної зернистості. Хороші (досить однорідні) бруски пасти виходять, якщо розплав заливати в сірникові коробки.

З паст, що випускаються промисловістю, дуже зручні і підходять за якістю олівці для правки бритв.

До речі, добувати пасту  з масляних фарб зовсім не складно. Вміст тюбика просто розчиняють в  гасі або бензині і дають розчину  відстоятися. Шар, що осів, промивають ще 1-2 два рази газом. Тепер порошок можна додавати в розплав парафіну. Якщо полірувальний круг розташований горизонтально, то порошки просто розводять водою.

А зараз декілька слів про процес поліровки. Включивши  верстат, до повстяного круга, що обертається, підноситься олівець з пасти. Досить лише легкого торкання, і зовнішня поверхня круга покриється тонким шаром пасти. Окрім повстяного круга, можна застосовувати тонкі, ворсисті круги з

                                                 11

оксамиту, фетру, фланелі, байки. Вони гнучкі і еластичні, що дозволяє їм згинатися і проникати в поглиблення деталей, недоступних повстяному кругу. Але інколи зустрічаються ділянки, недоступні ні для яких полірувальних кругів. Це отвори, вирізи, пази, вікна, криві вигини. Для полірування таких ділянок краще використовувати циліндрові стрижні з м'яких порід дерева, вставляючи їх в патрон дриля. Пасту наносити слід прямо на дерево. Деякі майстри вважають за краще спочатку обклеїти стрижень оксамитом або байкою.

Блиск і прозорість в  недоступних місцях досягається також за допомогою нагрітого металевого стрижня, кульки або пластини, а також під дією полум'я невеликого пальника.

Майже всі термопласти (тобто пластмаси, здатні багато разів  розм'якшуватися при нагріванні і  тверднути при охолоджуванні) мають невисоку температуру плавлення, тому необхідний? остерігатися нагріву оргстекла в результаті тертя, супроводжуючого процеси механічної шліфовки і поліровки виробів. Тут зайві зусилля не потрібні: деталь до абразивного круга підводять без надмірних зусиль, ніжно, ледве стосуючись круга, роботу ведуть з перервами, інколи навіть охолоджуючи деталі у воді.

До речі, чим менше  частота обертання круга, тим  більше шансів у виробу уникнути теплового "опіку", який відбувається при  локальному нагріві поверхні деталі вище за температуру розм'якшення пластмаси, внаслідок чого абразивний круг, виражаючись зрозумілішим, здирає в цьому місці "шкіру" з деталі, утворюючи каверну, яку не завжди можна ліквідовувати. А якщо вже "опік" трапився, то доведеться його "лікувати".

Неглибоку каверну доведеться "вивести" шкіркою або уламком скла, після чого відполірувати це місце знов. Глибоку каверну інколи удається ліквідовувати, нанісши на пошкоджене місце декілька шарів клеївши, відновивши тим самим зідраний шар.·

Гравіровка  оргстекла

Гравіювання в більшості випадків проводиться  за допомогою розпушувачів, що встановлюються на пантографи і оснащених фрезами  малого діаметру (2-6 мм) різного профілю. Також можуть використовуватися  лазерні ріжучі верстати, які дозволяють проводити гравіювання шляхом обмеження глибокої дії лазерного пучка [2].

Формування  оргстекла

Цей вид обробки дозволяє додати акрилу самі різні форми. Він складається  з трьох етапів:

- Нагріваючи 

- Формування 

- Охолоджування 

 

1. Нагріваючи. Якщо отримана деталь не відповідає бажаній формі, її можна повторно нагрівати і потім відкоректувати. Литий акрил володіє "пам'яттю" про форму і здатний легко повертатися в початкове положення при повторному нагріванні. З екструдованим оргстеклом це можливо виключно в тому випадку, якщо матеріал не піддавався розтяганню. Захисну плівку перед нагріванням слід обов'язково видалити з литого пластика і можна залишити на екструдованому.

 

Перед формуванням  необхідно провести попередню гарячу сушку екструдованого пластика, щоб  уникнути утворення бульбашок в готовому виробі на місцях згину. Необхідність в сушці виникає через те, що під час зберігання або транспортування в матеріал може проникати незначна кількість вологи. Проводять сушку або в конвекційній сушильній камері з циркуляцією гарячого повітря (при температурі 75-80 °С протягом 1-2 годин на кожен мм товщини - як правило, при великому вмісті вологи вистачає 24 годин сушки), або за допомогою інфрачервоного випромінювання при температурі від 75 до 80 °С протягом 1-2 годин на кожен мм товщини.

 

Для нагріву  литого оргскла перед формуванням використовують устаткування, що створює рівномірне температурне поле з перепадом по плоскості і товщині аркуша не більш ±3 °С. Литне скло нагрівають 3-4 хв/мм товщини до температури 165-190 °С. Блокове оргстекло при нагріванні швидко розм'якшується, але міцність його знижується трохи порівняно з екструзією. Литий і екструдований акриловий пластики по-різному реагують на нагрівання. В литого акрилового пластика можлива рівномірна усадка максимум 2 %, однакова по всіх направленнях (відповідно збільшується товщина аркуша). В екструдованого акрилового пластика - від 3 до 6 % у напрямі екструзії і 1-2 % у поперечному направленні (для аркуша 2 м х 3 м направленням екструзії є сторона 3 м). Литий акрил легко переносить неоднорідність нагріву в 10-15 °С (перегріте литне оргстекло, на відміну від екструзії, не розтріскується і не розривається при деформації), у випадку з екструдованим різниця в температурі нагріву може привести до виникнення значної напруги в матеріалі.

 

2. Формування. Поведінка цих матеріалів при гарячому формуванні також різне. Для деформації литого акрилу потрібно прикладати значний тиск, екструдований акрил формується легко і без особливих зусиль (температурний інтервал, що рекомендується, - 160-170 °С; час нагріву - 3 хвилини на 1 мм товщини матеріалу).

Форми (матриці  і пуансони) виготовляють з різних матеріалів: деревини, гіпсу, алюмінію, стали. Формування в гарячому достатку можна проводити простими способами, наприклад, помістивши пластик після нагріву на опуклу або увігнуту форму, де він під своєю вагою набуває її контурів. Формування пластика можна проводити також вільним втягуванням у вакуум-плотной камері і вільним видуванням стислим повітрям, як за допомогою форм, так і без них.

 

Якщо необхідно провести згинання плоского аркуша по прямій лінії, то досить провести місцеве нагрівання пластика уздовж осі вигину за допомогою одного або декількох прямолінійних нагрівальних елементів, наприклад ніхромової струною[3].

 

3. Охолоджування. Щоб уникнути виникнення внутрішньої напруги, охолоджування має бути як можна тривалішим і одноріднішим. Для якнайкращого збереження форми, що віддрукувалася, і щоб уникнути деформації виріб необхідно залишити на матриці до його охолоджування до температури 60-70 °С. Відформовані вироби перед їх взаємодією з розчинниками, фарбою або самоклеющейся плівкою повинні піддатися термічному кондиціонуванню з метою зниження напруги.

4. Холодне згинання

Оргстекло, як лите, так і екструдовано, легко  піддається холодному згинанню, проте слід дотримувати мінімальний радіус вигину для того, щоб не піддавати плиту надлишковій напрузі. Мінімальна величина радіусу згинання повинна в 230 разів перевищувати товщину пластика.

5. Зварка

У випадку з  литним оргстеклом рекомендується використовувати (як і для екструзії оргстекла) "споріднені" клеї, що дозволяє досягти найміцнішого з'єднання і його атмосферостійкості. Для отримання прозорих безбарвних швів при склеюванні внахлест або встік з однобічною накладкою переважно використовувати клей СММ на основі поліметилметакрилату.

Перед склеюванням  деталі з литного оргстекла необхідно  відпалювати для зняття внутрішньої  напруги. Температура відпалу, який рекомендується, 65-80 °С залежно від  температури розм'якшення скла (90-120 °С), що після чого пригнічує природне охолоджування.

Зварку  також застосовують для отримання  заготовок для формування нестандартних виробів, для кріплення накладок і утворення потовщень. Зварку литного оргстекла проводять при вищих температурах (до 300 °С). Готову деталь після механічної обробки шва піддають термічній обробці для зняття внутрішньої напруги.

 

 

Способи зварки:

- Індукція;

- Випромінення;

- Ультразвукова пайка;

- Вібрація;                

- Горячим газом.

 

6. Склеювання

Листи з екструзії оргстекла можна  склеювати самі з собою і з  іншими матеріалами, отримуючи при  цьому високоміцний і довговічний шов. Перед склеюванням бажано провести термообробку.