Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Органічне скло


Nuvola apps important recycle.svg

План:


Введення

Nuvola apps important recycle.svg
Ця стаття або розділ потребує переробки.
Будь ласка, поліпшите статтю відповідно до правилами написання статей.

Органічне скло (оргскло), або поліметилметакрилат (ПММА) - синтетичний полімер метилметакрилату, термопластичний прозорий пластик, який продається під торговими ін, також відомий під назвою акрилове скло, акрил, плекс.


1. Історія

Матеріал під маркою Plexiglas створений в 1928, з 1933 почалося його промислове виробництво фірмою "Rhm and Haas Company" (Дармштадт), в даний час Rhm GmbH. Поява органічного скла (в той час "плексиглас") в період між двома світовими війнами була затребувана бурхливим розвитком авіації, безперервним зростанням швидкостей польоту всіх типів літаків і появою машин із закритою кабіною пілота (екіпажу). Необхідною елементом таких конструкцій є ліхтар кабіни пілота. Для застосування в авіації того часу органічне скло мало вдалим поєднанням необхідних властивостей: оптична прозорість, безосколочність, т. е. - безпека для льотчика, водостійкість, нечутливість до дії авіаційного бензину і масел [1]. В СРСР вітчизняний плексиглас-оргскло був синтезований в 1936 році в НДІ Пластмас. У роки Другої світової війни органічне скло широко застосовувалося в конструкціях ліхтаря кабіни, турелей оборонного озброєння важких літаків, елементів скління перископів підводних човнів.

В наші дні теплостійкі фторакрілатние органічні скла використовуються в якості легких і надійних деталей скління високошвидкісних літаків ОКБ "МіГ" в поєднанні з високоміцними конструкціями з алюмінієвих, титанових сплавів і сталей, - працездатні при температурах експлуатації 230-250 C. [2]

Тим не менш, полімери тільки частково здатні замінювати термостійкі скла підвищеної міцності - в більшості випадків вони вживані тільки у вигляді композитів. Розвиток авіації увазі польоти у верхніх шарах атмосфери і гіперзвукові швидкості, високі температури і тиск, коли органічне скло взагалі не застосовується. Прикладом тому можуть служити літальні апарати, що поєднують в собі якості космічних кораблів і літаків - "Спейс Шаттл" і "Буран".

Існують органічні альтернативи акриловому склу - прозорі полікарбонат, полівінілхлорид і полістирол.


2. Склад

Органічне скло повністю складається з термопластичної смоли.

3. Властивості

Ці органічні матеріали тільки формально іменуються склом, і відносяться до зовсім іншого класу речовин, про що говорить і сама назва, і чим в основному визначаються обмеження властивостей, і, як наслідок того - можливостей застосування непорівнянних зі склом по багатьом параметрам; органічні скла здатні наблизитися за властивостями до більшості видів неорганічних стекол тільки в композитних матеріалах, проте вогнетривкими вони вже ніколи не будуть; стійкість до агресивних середовищ органічних стекол також визначається значно вужчим діапазоном.

Тим не менш, матеріал цей, коли його властивості дають очевидні переваги (виключаючи спеціальні види скла), використовується як альтернатива силікатній склу. Відмінності у властивостях цих двох матеріалів наступні:

  • ПММА легше: його щільність (1190 кг / м ) приблизно в два рази менше щільності звичайного скла;
  • ПММА більш м'який ніж звичайне скло і чутливий до подряпин (цей недолік виправляється нанесенням стійких до подряпин покриттів);
  • ПММА може бути легко деформований при температурах вище 100 C; при охолодженні у воді приданная форма зберігається;
  • ПММА легко піддається механічній обробці звичайним металорізальних інструментом;
  • ПММА краще, ніж неспеціальні, розроблені з цією метою види стекол, пропускає ультрафіолетове і рентгенівське випромінювання, відображаючи при цьому інфрачервоне; світлопропускання оргскла трохи нижче (92-93% проти 99% у кращих сортів силікатної);
  • ПММА не стійкий до дії спиртів, ацетону і бензолу.

Існує два типи оргскла - литьевое і екструзійне.

Оргскло (акрилове скло, поліметилметакрилат (ПММА)) - продукт полімеризації метилметакрилату.

Хімічний склад стандартного оргскла у всіх виробників однаковий. Інша справа, коли необхідно отримати матеріал з різними специфічними властивостями: ударостійкими (антивандальними), светорассеивающими, світлопрозорі, шумозахисними, УФ-захисними, теплостійкими та ін Тоді в процесі отримання листового матеріалу може бути змінена його структура або в нього можуть бути додані відповідні компоненти , що забезпечують комплекс необхідних характеристик.

Отримання оргскла

Оргскло отримують двома способами: екструзією і литтям. Сам спосіб виробництва накладає ряд обмежень і визначає деякі властивості пластика. Екструзійне оргскло - від англ. exstrusion, від нім. Extrudiert - отримують методом безперервної екструзії розплавленої маси гранульованого ПММА через щілинну головку з наступним охолодженням і різкою по заданих розмірах. Блочне (у Росії утвердився термін "литьевое" - від англ. Cast) - отримують методом заливки мономеру ММА між двома плоскими стеклами з подальшою його полімеризацією до твердого стану.

Особливості екструзійного оргскла в порівнянні з литим оргсклом

  • ряд можливих товщин листів менше, що визначається можливістю екструдера,
  • можлива довжина листів більше,
  • різнотовщинність листів в партії менше (допуск по товщині 5% замість 30% у литого акрилу),
  • менша ударостійкість,
  • менша хімічна стійкість,
  • велика чутливість до концентрації напружень,
  • краща здатність до склеювання,
  • менший і нижчий діапазон температур при термоформовке (приблизно 150-170 C замість 150-190 C),
  • менше зусилля при формуванні,
  • велика усадка при нагріванні (6% замість 2% у литого акрилу).

Основні переваги оргскла:

  • висока светопропускаемость - 92%, яка не змінюється з плином часу, зберігаючи свій оригінальний колір
  • опірність удару в 5 разів більше, ніж у скла
  • при однаковій товщині оргскло важить майже в 2,5 рази менше, ніж скло, тому конструкція не вимагає додаткових опор, що створює ілюзію відкритого простору
  • стійко до дії вологи, бактерій і мікроорганізмів, тому може використовуватися для скління яхт, виробництва акваріумів
  • екологічно чисте, при горінні не виділяє ніяких отруйних газів
  • можливість надавати різноманітні форми за допомогою термоформування, без порушення оптичних властивостей, з прекрасною деталізацією
  • механічна обробка здійснюється з такою ж легкістю, як і обробка дерева
  • стійкість у зовнішньому середовищі, морозостійкість
  • пропускає 73% ультрафіолетового проміння, при цьому УФ-промені не викликають пожовтіння і деградації акрилового скла
  • стійкість в хімічних середовищах
  • електроізоляційні властивості
  • підлягає утилізації

Недоліки оргскла

  • схильність до поверхневих пошкоджень (твердість 180-190 Н/мм2)
  • технологічні труднощі при термо-і вакуумформованіі виробів - поява внутрішньої напруги в місцях згину при формуванні, що веде до подальшого появи мікротріщин
  • легкозаймистий матеріал (t займання 260 град.)

Стійкість до хімічних впливів На оргскло впливають розбавлені фтористоводневої і ціанистоводнева кислоти, а також концентровані сірчана, азотна і хромова кислоти. Розчинниками оргскла є хлоровані вуглеводні (дихлоретан, хлороформ, метилен хлористий), альдегіди, кетони і складні ефіри. На оргскло також впливають спирти: метиловий, бутиловий, етиловий, пропіловий. При нетривалому впливі 10% етилового спирту взаємодію з оргсклом відсутня.

Зберігання та транспортування оргскла 1. Скло органічне екструзійне транспортують автомобільним і залізничним транспортом у критих транспортних засобах відповідно до Правил перевезення вантажів, що діють на даному виді транспорту. 2. Допускається транспортувати оргскло у відкритих транспортних засобах, покритим водонепроникним матеріалом. 3. Скло органічне екструзійне повинно зберігатися в закритих складах при температурі від 5 до 35 C при відносній вологості повітря не вище 65%. 4. При зберіганні і транспортуванні складені разом листи оргскла краще перекласти аркушами паперу, щоб не допустити механічних пошкоджень. 5. Не допускається транспортування та зберігання скла органічного екструзійного з хімічними продуктами.

Способи обробки свердління, нарізування різьблення, різьбове з'єднання, фрезерування, обробка на токарному верстаті, обробка різанням, пемзованіе, шліфування, полірування, формування, втягування, вдування, згинання, охолодження, відпал, стикування, склеювання, зварювання, фарбування і металізація. Детальний керівництво по способам обробки оргскла можна знайти на сайті www.orgsteklo.com


4. Застосування

Окуляри з оргскла
Контактні лінзи

Як уже зазначено, літаки і вертольоти, пов'язані з попереднім покоління, склять одношаровими або багатошаровими (композитними) матеріалами на основі органічних і силікатних стекол.

Вироби з оргскла отримують вакуумним формуванням, пневмоформованием і штампуванням. Використовується також метод холодного формування. Багато області застосування цих полімерів перетинаються зі склом, але оргскло значно простіше обробляється і формується, а також володіє меншою вагою. Це визначає його перевага для виготовлення різних деталей інтер'єру, покажчиків, рекламної продукції та акваріумів. Зазвичай для зв'язку використовується трудомістке оптичне скло. У цьому волокні серцевина робиться з кварцево-германатного скла. Хоча матеріал скляних волокон дешевше пластикових, їх собівартість вище через спеціальної обробки та технології виробів. В окремих, менш відповідальних випадках широке застосування для зв'язку має пластикове волокно.

З незвичайних областей застосування оргскла слід відзначити:

ПММА знайшов широке застосування в офтальмології : з нього робляться жорсткі інтраокулярні лінзи (ІОЛ), яких в даний час імплантується в світі до декількох мільйонів штук на рік.

Органічні скла як біоматеріали саме через таких якостей як пластичність дозволили замінити скла неорганічні. (Наприклад, контактні лінзи). Робота вчених протягом більш ніж 20 років привела до створення в кінці 90-х років силікон-гідрогелевих лінз, які завдяки поєднанню гідрофільних властивостей і високої кислородопроницаемости можуть безперервно використовуватися протягом 30 днів цілодобово. [3] Проте це не скла, але оптичний матеріал зі своїми характеристиками.

Області застосування: освітлювальна техніка (плафони, перегородки, лицьові екрани, розсіювачі) зовнішня реклама (лицьові скла для коробів, світлових букв, формовані об'ємні вироби) торгове обладнання (підставки, вітрини, цінники) сантехніка (обладнання ванних кімнат) будівництво та архітектура (засклення прорізів, перегородки, куполи, танц-пол, об'ємні формуванням, акваріуми) транспорт (засклення літаків, катерів, обтічники) приладобудування (циферблати, оглядові вікна, корпуси, діелектричні деталі, ємкості).


ПММА широко використовується в мікро- і наноелектроніці. Зокрема, ПММА знайшов застосування в якості позитивного електронного резиста в електронно-променевої літографії. Розчин ПММА наносять на кремнієву пластину або іншу підкладку за допомогою центрифуги, в результаті чого утворюється тонка плівка, після чого сфокусованим електронним променем, наприклад, в растровому електронному мікроскопі (РЕМ) створюється необхідний малюнок. У тих місцях плівки ПММА, куди потрапили електрони, відбувається розрив міжмолекулярних зв'язків, в результаті чого в плівці утворюється приховане зображення. За допомогою виявляє розчинника засвічені ділянки видаляються. Крім електронного пучка малюнок можна сформувати шляхом опромінення ПММА ультрафіолетом і рентгенівським випромінюванням. Перевага ПММА в порівнянні з іншими резіста полягає в тому, що з його допомогою вдається отримувати малюнки з лініями нанометровій ширини. Гладка поверхня ПММА може бути легко наноструктурованих плі шляхом обробки в кисневої високочастотної плазмі [4], а наноструктурованих поверхню ПММА може бути легко згладжена шляхом опромінення вакуумним ультрафіолетом (ВУФ). [4]


Прозоре оргскло: Безбарвний кристально прозорий лист зі светопропусканием 92-93% (при товщині 3 мм), з ідеально гладкою поверхнею, що відрізняється сильним блиском з обох сторін. Максимальна прозорість, відсутність спотворень зображення Скління будівель і споруд (зовнішнє і внутрішнє), вітрини Прозора захист приладів і механізмів.

Прозоре кольорове оргскло Рівномірно забарвлене в масі прозоре оргскло. Найбільш популярні тоновані листи сірих (димчасте), блакитних і коричневих (бронза) відтінків. Взагалі листи можуть бути пофарбовані в абсолютно будь-який колір, мати багато варіантів відтінків різного ступеня насиченості, залишаючись при цьому прозорими, не спотворюють зображення. Максимальна прозорість, відсутність спотворень зображення.

Застосування: Остеклення транспорту, медичне обладнання, перегородки, огороджувальні конструкції купола, навіси, атріуми, ліхтарі, теплиці, оранжереї, солярії, елементи меблів, стільниці, полиці, торговельне і виставкове обладнання, підставки, тримачі, "кишеньки" інформаційних стендів, демонстраційні конструкції , моделі, вироби зовнішньої і інтер'єрної реклами, POSM, сувенірна продукція, номерки, бирки, різні термоформованние вироби, захисне засклення фотографій, картин, стендів акваріуми, деталі інтер'єру, прозорі підлоги, сходи, перила і т. д. Оформлення виставок, шоу , концертів, телестудій.

Прозоре рифлене оргскло Прозоре безбарвне і кольорове оргскло з опуклим малюнком на одній стороні аркуша, інша сторона гладка. Ефекти светорассеі-вання за рахунок світлопереломлювання при значному пропущенні видимого світла. За такими стеклами предмети і зображення набувають розмиті обриси. Класичні види рифлення: "колотий лід", дрібне і велике рифлення "призматичне", "бджолині соти", "дрібні хвилі", "крапля". Ексклюзивні види рифлення: "струмок", "укол шпильки", "квадрати", "піраміди", "вельвет", "шкіра". Прозорість, світлозаломлення, часткове приховування зображення за листом, особлива декоративність.

Застосування Скління душових кабін, шторки ванн, скління міжкімнатних дверей, заповнення перегородок, меблі, елементи дизайну, розсіювачі світильників, підвісні стелі з внутрішньою підсвіткою, декоративні конструкції інтер'єру.

Матове біле оргскло світлорозсіюючі лист білого кольору зі светопропусканием від 20 (зовні непрозорий) до 70% (напівпрозорий) з гладкою, що відрізняється сильним блиском з обох сторін поверхнею. Рівномірний светорассеіваніе, повне приховування зображення за листом (при підсвічуванні утворюється світловий екран).

Кольорове матове оргскло світлорозсіюючі лист певного кольору (із зазначенням кольору по RAL, Pantone або каталогу виробника) з різним ступенем светопропускания, ідеально глянсовою поверхнею. Рівномірний светорассеіваніе, повне приховування зображення за листом (при підсвічуванні утворюється світловий екран).

Застосування Розсіювачі світильників, що світяться підвісні стелі, подіуми, підлоги з внутрішньою підсвіткою, торгові і рекламні світлові вивіски (лайт-бокси) з нанесенням аплікації з самоклеючих плівок, фотокашірованіе, шовкографія, дорожні світлові короби, пілони, покажчики громадських установ, автостоянок тощо Об'ємні букви, макети рекламованої продукції з внутрішнім підсвічуванням, мініатюрні світлові короби із зазначенням вулиць (номерів будинків), використанням технології друку по пластикам, медична техніка, прилади і т. д.

Рифлене матове біле і кольорове оргскло Біле (або кольорове) оргскло з різним ступенем светопропускания, рифленням, нанесеним з одного боку аркуша, інша сторона гладка. Нерівномірний светорассеіваніе, повне приховування зображення за склом Має найбільш обмежені сфери застосування Розсіювачі світильників для люмінесцентних ламп Декоративні елементи інтер'єру з внутрішньою підсвіткою.

Технічні характеристики

Показники Одиниця виміру Литьевое оргскло Екструзійне без УФ захисту Екструзійне з УФ захистом
Межа міцності при розтягуванні (23 C) МPа 70 70
Модуль пружності при розтягуванні МPа 3000 3500
Відносне подовження при розтягуванні (23 C) % 4 5
Температура розм'якшення C 95 100 105
Ударна в'язкість (не менше) 2,5-4 мм кДж / м 9 9 12
Ударна в'язкість (не менше) 5-24 мм кДж / м 13
Максимальна температура експлуатації * С 80 80 80
Температура формування C 150-170 150-155 150-155
Питома вага г/см3 1,19 1,19 1,19
Коефіцієнт світлопропускання % 92 92 92

5. Методи обробки

6. Догляд та очищення

Для регулярного чищення оргскла використовується звичайна вода, у випадку більш серйозного забруднення можна використовувати теплу воду з м'яким миючим засобом. Щоб уникнути подряпин не слід допускати сухого тертя. Вікна часто очищають за допомогою розпилювачів високого тиску.

Примітки

  1. Karl Anders und Hans Eichelbaum Wrterbuch des Flugwesens. Verlag von Quelle and Meyer. Leipzig, 1937, S. 266-267
  2. Бейдер Е. Я. та ін Досвід застосування Фторполімерние матеріалів в авіаційній техніці. - Журнал Російського хімічного товариства ім. Д.І. Менделєєва, 2008, т. LII, № 3, с. 30-44 - www.plastpolymer.info / doc / opit.pdf
  3. Новий матеріал для контактних лінз Санкт-Петербурзького філіалу Інституту каталізу ім. Г. К. Борескова СО РАН - Наука в Сибіру № 5 (2491) 4 лютого 2005 - www.nsc.ru/HBC/hbc.phtml?15 320 1
  4. 1 2 Р. В. Лапшин, А. П. Альохін, О. Г. Кириленко, С. Л. Одинцов, В. А. Кротков (2010). " Згладжування наношероховатостей поверхні поліметилметакрилату вакуумним ультрафіолетом - www.niifp.ru / staff / lapshin / index.htm # vacuum2010 "(PDF). Поверхня. Рентгенівського, синхротронного і нейтронні дослідження (1): 5-16. ISSN 0207-3528 - worldcat.org/issn/0207-3528. .



Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати

Схожі роботи:
Скло
Рідке скло
Кварцові скло
Оптичне скло
Вулканічне скло
Богемське скло
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru