Гнём оргстекло в домашних условиях — новые возможности для творческой работы

Часто желание сделать свой дом ещё привлекательнее и интереснее побуждает хозяев использовать в работе весьма редкие и затейливые материалы. Раньше для декора использовались виниловые пластинки и металлические сплавы, спичечные коробки и выжженное дерево, текстиль и кожзам, а также многое другое: опытный мастер найдёт применение всему. Сегодня широкую популярность получило полимерное оргстекло, которое может быть использовано как для декоративных целей, так и в качестве материала для создания затейливых приспособлений бытового применения. Благодаря творческому подходу, умелым рукам и определённым знаниям из органического стекла можно создавать по-настоящему уникальные предметы, которые впоследствии станут вашей гордостью и украшением дома.

Основные особенности работы с органическим стеклом

Чтобы добиться хороших результатов при проведении работ с изгибом органического стекла, следует учитывать его особенности. Они позволят избавиться от возможного брака и перерасхода материала. Гибка оргстекла в домашних условиях достаточно не сложная операция.

Оргстекло в декоре

Прежде всего, необходимо правильно рассчитать размеры будущей детали, с учётом радиуса изгиба. Если опыта не достаточно, бывает целесообразно изготовить макет будущей детали из картона или плотной бумаги (если деталь не крупных размеров).

При выборе материала необходимо очистить заготовку, лучше промыть её чистой водой и удалить все мелкие частицы, которые находятся на поверхности. Это возникает из-за образования электрического заряда на поверхности. Необходимо избегать применения любых абразивных материалов, даже самых мелких фракций. Это приведёт к существенному снижению прозрачности будущей детали. После промывки профессионалы дают органическому стеклу высохнуть в течение 24 часов, желательно при комнатной температуре. Если время ограничено, можно воспользоваться строительным феном. В этом случае необходимо соблюдать тепловой режим. Температура направленного потока воздуха не должна превышать 80 °С. Для получения хорошего результата используют эмпирический подход, который позволяет рассчитать время сушки. Согласно этому подходу необходимо тратить один час на каждый миллиметр толщины стекла. Следовательно, если стекло имеет толщину 3 мм, его необходимо просушивать не менее трёх часов.

После сушки можно приступить к производству работ. Однако следует помнить, что целесообразнее проводить нагрев требуемого участка с противоположной стороны от поверхности сгиба. Если необходимо получить заданный внутренний угол, прогревают внешнюю сторону стекла.

Детали из оргстекла

Необходимо учитывать температуру нагрева. Органическое стекло, как материал, сделанный из органических соединений, может не только нагреться, но расплавиться и даже загореться. Профессионалы советуют поддерживать температуру нагрева примерно в 150 °С. Если, кроме задачи изменения конфигурации поверхности, возникает необходимость произвести заливку определённой формы органическим стеклом, его необходимо нагревать до температуры более 170 °С.

Важной особенностью является необходимость прогрева такой площади органического стекла, которая превышает толщину стекла в три раза. Сгибая стекло толщиной в 4 мм, следует осуществлять прогрев полосы шириной в 12 мм. Для материала толщиной более 5 мм, необходимо производить прогрев с обеих сторон по линии планируемого изгиба.

После завершения работ необходимо произвести охлаждение детали, без применения быстрых способов охлаждения (поток холодной воды или воздуха). Подобная спешка может привести к образованию внутренних трещин, пузырьков, деформации. Поэтому для получения требуемого угла изгиба необходимо аккуратно соблюдать технологическую последовательность.

Технические характеристики

Популярность и широкое распространение ПММА обеспечили его характеристики.

Важно: Коэффициент светопропускания прозрачных разновидностей может достигать 93%. У матовых показатель уменьшается до 75%.

Толщина

Отдельно следует сказать о толщине акрила. От этого параметра зависит выбор материала при изготовлении тех или иных конструкций. В продаже встречаются листы с толщиной:

• 1,5 мм. Вес изделия – 11,2 кг. Хорошо поддается любой обработке. Используется для создания рекламных подставок, визитниц, ценникодержателей.
• Оргстекло 2 мм. Вес – 13,4 кг. Из него изготавливаются смотровые окошки, защитные экраны для картин.
• Оргстекло 3 мм. Вес – 22,3 кг. Применяется как подсветка, для создания светящихся вывесок, лайт-боксов, боковых стекол в автомобиле и лобовых в мотоциклах.
• Оргстекло 4 мм. Вес – 29,8 кг. Из такого листового акрила делают указатели, подставки со стороной не более 8 см, перегородки.
• Оргстекло 5 мм. Вес – 37,2 кг. ПММА встречается в дизайнерских конструкциях, в качестве защитного экрана магазинных витрин.
• Оргстекло 6 мм. Вес – 44,6 кг. Им остекляют промышленные и производственные помещения, катера, самолеты, используют в приборостроение.
• Оргстекло 8 мм. Вес – 59,5 кг. Применяется для производства табличек с подсветкой и гравировкой (акриллайтов), букв, логотипов. Нашло свое место в остеклении вертолетов, самолетов, яхт.
• Оргстекло 10 мм. Вес – 74,4 кг. Из оргстекла таких размеров изготавливают награды, мебель, подставки на стол сложных форм, презентационные стенды, баскетбольные щиты.
• 12 мм. Вес – 89,3 кг. Оргстекло используется для прозрачных лестниц, ступеней, сцен, ограждений, перегородок.
• 20 мм. Вес – 148, 8 кг. Акрил получил распространение при производстве павильонов для бассейнов, навесов, элементов интерьера.

Для справки: Оргстекло выпускается в виде труб, листов, блоков, стержней. Листовые разновидности имеют стандартные размеры – 2050х3050.

Подготовительный этап

Этот этап предполагает подготовку необходимого инструмента и самой заготовки.

Резка оргстекла

В зависимости от того, какой метод будет выбран, потребуются следующие инструменты и оборудование:

• тиски или несколько струбцин для крепления заготовки;
• ручной или механический режущий инструмент (это может быть ножовка по металлу, электрический лобзик);
• форма для сгибания (обычно применяют металлическую трубу, деревянный брусок, столешницу или другой инвентарь, способный обеспечить требуемый радиус изгиба);
• абразивный материал для сглаживания краёв конструкции;
• ёмкость для воды;
• источник электрического тока (может быть переменного или постоянного);
• мягкие вкладыши, для предотвращения механических следов от тисков или струбцин на поверхности детали.

Разогретое оргстекло

Любая операция изгиба органического стекла предполагает его нагревание. Это может быть нагревание непосредственного места изгиба или всей детали, если её размеры не велики. Для этих целей используют различные источники тепла.

С помощью строительного фена

При необходимости согнуть большой кусок органического стекла или достаточно протяжённую деталь, в качестве источника тепла применяют мощный строительный фен. Его мощность должна быть такой, чтобы она позволяла прогревать достаточно большой участок детали.

Сгиб оргстекла с помощью строительного фена

Лист зажимают в тисках, или если это не возможно из-за больших размеров используют несколько струбцин. С их помощью его фиксируют к столешнице. Отмечают будущую линию сгиба и постепенно тщательно прогревают струёй горячего воздуха область, прилежащую к линии будущего сгиба. После размягчения этой области оргстекла производят изгиб на необходимый угол. Полученную деталь охлаждают естественным путём в течение необходимого времени.

Сгибание в горячей воде (методом кипячения)

Этот способ у профессионалов считается наиболее простым и наименее энергозатратным. Для его реализации практически не требуется специальный инструмент.

Реализация его заключается в следующем:

• подготовленную ёмкость с водой нагревают таким образом, чтобы вода начинала кипеть (размер ёмкости выбирается таким образом, чтобы в ней можно было свободно работать с обрабатываемой деталью);
• в кипячёную воду опускают деталь из оргстекла и выдерживают её там, в течение пяти минут (время зависит от толщины детали);
• после того, как заготовка будет хорошо прогрета, необходимо её извлечь, и придать требуемую форму.

Сгиб оргстекла путем помещения на разогретую поверхность

Особенность этого метода является то, что приходится работать с полностью нагретой заготовкой. Поэтому необходимо предусмотреть способы защиты от высокой температуры.

Как сверлить?

Акрил хорошо подается сверлению, но необходимо избегать нагревания и неаккуратного обращения с материалом во время сверления. Тепло, вырабатываемое сверлом может привести к плавлению или образованию трещин, а любое не аккуратное движение материала возле сверла может привести к надломам.

Используйте специальные отшлифованные и отполированные сверла, предназначенные для обработки акрила, или подкорректируете форму обычного спирального сверла на шлифовальном станке, что бы его можно было использовать для сверления полимера. Форму спирального сверла можно изменить путем шлифования граней сверла на обеих сторонах, таким образом, что бы при сверлении создавалось скоблящее действие. Если сверло правильно заточено и работает с правильной скоростью, в процессе обработки достигаться длинные вьющиеся полоски.

Скорость сверла также является важным фактором. Установите сверлильный станок на скорость от 500 до 1000 оборотов в минуту. Всегда начинайте и заканчивайте обработку с медленной скоростью. Если вы собираетесь сверлить несколько отверстий, время от времени давайте инструменту остыть, что бы избежать нагревание акрила.

Можно под низ листа акрила можно положить кусок фанеры, что бы дать сверлу больше пространства и не задеть оргстекло при замедлении инструмента. Чтобы предотвратить трещины, не обрабатывайте слишком близко к краю (1,5 диаметра отверстия от центра будет считаться слишком близко).

С использованием специальной нихромовой проволоки

Данный способ считается наиболее технологичным. Для его реализации используется специальная нихромовая проволока и источник постоянного напряжения. Мощность источника должна обеспечивать нагрев этой проволоки до необходимой температуры.

Применение специальной нихромовой проволоки

Сам процесс реализовывается в несколько этапов.

1. Заготовку обязательно тщательно просушивают. Без этой операции в местах изгиба могу образоваться пузырьки влаги, способные окажут негативное влияние на прочность в месте изгиба, снизят прозрачность, существенно ухудшат внешний вид. Сушку необходимо производить в соответствии с рекомендациями, которые были приведены ранее.
2. Готовую деталь закрепляют на поверхности верстака. Над предполагаемой линией сгиба натягивают нихромовую проволоку. Высота от поверхности органического стекла не должна превышать пяти миллиметров. Наносить предварительную разметку на лист карандашом, маркером, другими красителями не целесообразно. Нагрев места изгиба может вызвать диффузию красителя в поверхностный слой органического стекла. Удалить такую полосу практически не возможно.
3. Проволока подключается к источнику постоянного тока. Удобнее будет работать, если источник является регулируемым. В этом случае существует возможность постепенного увеличения силы электрического тока, проходящего через нить, а следовательно, постепенного повышения температуры накала. Необходимо добиться температуры накала равной примерно 150 °С. Именно начиная с этой температуры, происходит деформация органического стекла.
4. Достигнув этой температуры, линия изгиба станет пластичной и часть листа под собственным весом начнет наклоняться в низ. Остаётся придать заготовке требуемый угол. После завершения процесса необходимо дать готовой детали остыть.

Нормализация

Главная цель такой термообработки состоит в том, чтобы снять остаточное напряжение в литом акрил, которое при нормальных обстоятельствах не влияет на поведение конечных изделий, и сделать листы более стабильными, которые после термоформования не изменяют своих размеров. Также этот процесс обеспечивает долговременную размерную стабильность изделия. Это позволяет более воспроизводимо выполнять термоформование с высокой точностью размеров изделий. Процесс нормализации производят при определенной температуре выше температуры пластичности (стеклования) групповым способом для нескольких листов акрила в специальных печах с естественной конвекцией воздуха.

Для нормализационного отжига критичными параметрами являются точно контролируемая температура и время цикла, зависящее от толщины. Также важно, чтобы листы располагались на ровной и гладкой поверхности. Процедура состоит из нескольких этапов. Сначала листы должны медленно нагреваться до температуры 140 °C и выдерживаться пока температура не станет равномерной по всей площади листа. С этого момента начинается отсчет времени первого этапа нормализации. В течение этого времени температура должна выдерживаться с точностью ± 2°C. После этого лист медленно остывает до 105-110 °C, снова выдерживается определенное время, а далее снижение температуры происходит со скоростью не более 4 °C в час, пока температура не сравняется с комнатной (меньше 29 °C). Для разных толщин листов временные интервалы для каждого этапа показаны в таблице 1.

Таблица 1. Типичные значения параметров циклов нормализации для литого акрила Polycryl.

В большинстве случаев применения акрила для термоформованных изделий в рекламных целях не требуется сохранение высокой точности и воспроизводимости размеров и процесс нормализации не обязателен. Однако, если листы акрила сохранялись в условиях не подходящих для хранения, стали напряженными или имеют даже видимые отклонения плоскостности, то рекомендуется произвести процесс нормализации.

С применением металлической трубы

Такой метод применяется в том случае, если необходимо придать заготовке не просто изгиб, а определённый радиус закругления, а также применим в домашних условиях. В этом случае, в качестве заготовки требуемого радиуса используется металлическая труба. Для проведения операции нагревают либо саму трубу, либо место изгиба с помощью мощного паяльника с широким жалом или паяльной лампой.

Сгиб с применением металлической трубы

Последовательность реализации технологического процесса выглядит следующим образом:

1. Холодный лист органического стекла укладывают сверху на заранее закреплённую трубу. Отмечают место начала изгиба.
2. При помощи паяльной лампы или паяльника постепенно нагревают область изгиба. Когда материал становиться мягким вручную аккуратно производят поворот листа вдоль трубы, гнём до нужного угла. Применение паяльника позволяет нагреть участок изгиба до предельной температуры. Этот момент легко определяется по появившемуся треску материала.

Если используется другой вариант, то сначала нагревают трубу, и затем прикладывают лист оргстекла. Вокруг нагретой трубы осуществляют загиб.

Использование любого из перечисленных методов предполагает проведение работ с такими опасными факторами как:

• приборы и устройства находящиеся подключенные к высокому напряжению;
• высокие температуры;
• возможное появление осколков при сломе стекла (при недостаточном нагреве).

Чертеж гибочного станка для оргстекла

Поэтому, чтобы обезопасить себя во время проведения этих работ, необходимо соблюдать правила техники безопасности.

Свойства оргстекла

В состав оргстекла входят различные полимеры. Именно они придают стеклу прочность, полимерное стекло получается даже прочнее силикатного стекла. Оргстекло –легкий материал, поэтому, когда он используется в конструкциях, например, крыши, навеса, не требуются основательные опоры.

В быту полимерное стекло можно встретить в самых разных вариантах, достаточно посмотреть на фото с изделиями из полимера: аквариумы, декоративные элементы дизайна, полочки, подставка под телевизор, журнальный стол. Искусственное стекло имеет отличную прозрачность, поэтому из него можно делать межкомнатные двери и перегородки. Наверное, единственный недостаток оргстекла – это легковоспламеняемость и термопластичность, но последний недосттаток можно как раз обратить в достоинство, потому что иногда искусственное стекло приходится сгибать в домашних условиях.

Достоинства и недостатки органического стекла

Органическое стекло обладает целым рядом достоинств, которые способствовали его большой популярности. К ним относятся:

• обладает хорошими антиударными свойствами;
• относительно небольшой вес (позволяет создавать сложные и достаточно громоздкие конструкции);
• является прекрасным диэлектриком;
• обладает высокой пропускной способностью во всём диапазоне видимого спектра;
• достаточно устойчиво к воздействию атмосферных факторов (повышенной влажности, различных видов осадков, низких температур);
• обладает хорошими экологическими показателями (при нагревании не происходит выделения вредных химических элементов);
• достаточно высокая устойчивость к воздействию слабоагрессивных средств;
• хорошие механические свойства (достаточно легко обрабатывается и поддаётся деформации);
• имеет широкую цветовую гамму;
• хорошую эксплуатационную безопасность (при повреждении не происходит формирования опасных осколков).

Разноцветное оргстекло

Основным недостатком этого материала является слабая устойчивость к внешнему воздействию твёрдых предметов (быстро образовываются царапины, надрезы, трещины). Кроме этого, негативным явлением можно считать образование поверхностного электрического заряда, из-за своих электростатических свойств.

Преимущества

Достоинства легкого, прозрачного оргстекла не вызывают сомнений. К положительным моментам относят:

• Ударопрочность. В 10 раз прочнее силикатного аналога, при этом не разбивается на мелкие осколки. По этому критерию уступает ПЭТ и поликарбонату, но на рынке встречаются усиленные варианты, прочность которых может достигать 100 кДж/кв.м.
• Легкость обработки. С ним можно выполнять любые операции: резать, гнуть, пилить, гравировать.
• Долгий срок эксплуатации. Не желтеет от воздействия ультрафиолета, сохраняет свои характеристики до 10 лет.
• Экологичность. Материал можно утилизировать, он легко поддается вторичной переработке.

Во время любой обработки ПММА не теряет своих оптических свойств, не искажает изображение.