Основные приемы работы с органическим стеклом
Обработка органического стекла по сравнению с обычным более проста и легка. Оргстекло имеет следующие рабочие характеристики.
1. При воздействии относительно небольшой температуры оно плавится, что позволяет придавать изделиям из него различные формы.
2. С ним несложно работать не только с помощью станков, но и вручную. При этом не требуется специальный инструмент.
3. Оно (как и обычная пластмасса) режется, сверлится, обтачивается, приклеивается и т. д.
Эти качества оргстекла широко используют при различных работах в домашних условиях как при изготовлении необходимых в быту изделий и деталей, так и для художественно‑прикладного творчества, в том числе и витражей.
Таким образом, органическое стекло обладает некоторыми преимуществами перед обычным. Однако оно не может полностью его заменить. Каждое из них имеет свою область применения. При этом, разумеется, не стоит вместо разбитого оконного стекла вставлять такой же по размеру лист оргстекла.
Подготовка поверхности органического стекла к обработке
Перед работой органическое стекло необходимо прежде всего очистить.
В том случае, если поверхность стекла просто загрязнена, ее нужно протереть мягкой натуральной тканью или ватным тампоном, смоченным в теплой воде.
При этом не рекомендуют брать синтетический материал для очистки. Тем более нельзя использовать какие‑либо абразивные вещества – они исцарапают стекло, которое при этом потеряет свою первоначальную прозрачность.
Если кусок оргстекла небольшого размера сильно загрязнен, то подготовку его к работе можно провести так. Нужно аккуратно положить его в ванну и тщательно вымыть с помощью тряпки под струей теплой воды. Затем нужно протереть поверхность стекла насухо. Так следует сделать не только потому, что необходимо немедленно приступить к работе над стеклом. Если просто оставить его для просушки, то после высыхания поверхность стекла будет в разводах.
При подготовке оргстекла к работе нужно учитывать, что при трении ткани о сухое стекло первое вследствие этого заряжается статическим электричеством. На наэлектризованную поверхность сразу же налипают частички пыли, и они также наносят микроцарапины и придают стеклу матовость. Поэтому данную операцию лучше всего проводить, предварительно слегка увлажнив протирочный материал либо используя для этого специальную полировочную пасту, с помощью которой к тому же можно убрать мелкие царапины. Для этого на стекло тонким слоем наносят жидкую пасту, после чего его шлифуют тканью круговыми движениями.
При наличии на поверхности жирных и масляных пятен недостаточно будет просто вымыть стекло, даже теплой водой с мылом. Его требуется обезжирить бензином или керосином. Применение агрессивных жидкостей (ацетон, растворитель и др.) недопустимо. В противном случае из‑за воздействия на органическое стекло они приведут его в негодность.
Итак, стекло готово для обработки.
Не всегда под рукой имеется кусок оргстекла необходимого размера. Часто возникает ситуация, когда большой лист нужно разрезать. Поэтому прежде всего требуется освоить метод резки оргстекла.
Способы резания органического стекла
Отрезать оргстекло по прямой линии (как и многие другие материалы) можно ножовочным полотном, вставленным в лобзик. Но проще воспользоваться следующим часто применяемым методом.
Для этой цели служит особый нож‑резак. Основным его отличием от обычного является совсем небольшое лезвие и обязательно заостренный конец. Обычно острие изготавливают в виде угла, но бывает и другая форма лезвия.
Нож‑резак для резки органического стекла: 1 – провод; 2 – пластмасса; 3 – ножовочное полотно
Такой нож достаточно просто сделать кустарным способом. Материалом для него будет все то же ножовочное полотно. Требуется небольшая часть ножовки подходящего размера (приблизительно 12–15 см) и формы, чтобы ее удобно было держать в руке.
Далее необходимо вынуть старое, сработанное полотно из лобзика и наметить нужный фрагмент, после чего сломать ножовку в этом месте.
При выполнении работ необходимо соблюдать технику безопасности. Для этого рекомендуется хорошо обмотать полотно тканью и аккуратно согнуть его с двух сторон, держа выгибаемой стороной от себя. Для того чтобы предотвратить повреждение руки, а также для удобства удержания на нож накладывают обмотку.
Как правило, такую своеобразную ручку делают из подходящего провода. Каждый виток провода должен плотно прилегать к другому, а также к поверхности ножа. Лучше всего предварительно обтянуть нож в месте расположения ручки изоляционной лентой.
Затем на наждачном камне вытачивают режущую кромку – и нож готов к резке.
Режут оргстекло следующим образом.
Лист кладут на ровную горизонтальную поверхность без каких‑либо выступающих деталей, которые могут его поцарапать. На линию отреза накладывают линейку. Во избежание возможного сдвига ее следует плотно прижимать к стеклу, которое также во время проведения работ не должно съезжать. Для этого можно воспользоваться верстаком‑струбциной, предварительно подложив какой‑нибудь материал (фанеру и т. д.) для предохранения стекла от деформации.
После этого с силой проводят острием ножа по всей длине отреза. Нож надо держать в руке крепко и под правильным углом. Особенно тщательно проводят первую линию. При этом нужно следить за тем, чтобы нож не соскользнул от линейки и не испортил лист. Потом процарапывают еще столько раз, сколько это необходимо для отрезания.
В отличие от резки стекла с помощью лобзика края куска оргстекла, отрезанного ножом, не требуется обтачивать.
Но таким способом невозможно вырезать, к примеру, округлый фрагмент оргстекла или сложные фигурные детали. Здесь применяется другая технология, более удобная в этом случае.
Основана она, как уже упоминалось, на способности органического стекла достаточно легко плавиться. Суть метода заключается в прорезании (или скорее проплавлении) стекла раскаленной проволокой.
Резка органического стекла: 1 – нагретая нихромовая проволока; 2 – оргстекло; 3 – груз; 4 – провода к трансформатору
Для этого могут применяться дополнительные приспособления. Можно в лобзике вместо ножовочного полотна натянуть тонкую нихромовую проволоку, имеющую большое электрическое сопротивление. К ней через трансформатор подается постоянный или переменный ток напряжением 3–4 В. Большее напряжение недопустимо, потому что оргстекло может загореться. Естественно, и все остальное нужно делать также с соблюдением норм техники безопасности, то есть ручка такого резака должна быть заизолированной.
Можно резать оргстекло и непосредственно проволокой. В таком случае край листа зажимают в горизонтальном положении тисками. Через стекло в любом направлении легко проходит натянутая грузом проволока.
Сверление органического стекла
Сверление оргстекла имеет свои особенности. Связано это с некоторой вязкостью материала. Данную операцию достаточно легко выполнить с помощью обычной дрели или вертикально‑сверлильного станка, установленного в мастерской. При этом необходимо соблюдать следующие условия.
Особое внимание следует уделить закреплению листа и небольших деталей, вырезанных из большого листа оргстекла. Это можно сделать с помощью тисков или зажимов. Из‑за указанной выше специфики материала сверло при работе может заедать.
Нередко бывает так, что в спешке деталь прижимают рукой или ногой. Такое закрепление стекла нередко приводит к травме.
Для сверления отверстий диаметром до 5 мм можно использовать стандартные сверла и обычную дрель. Для получения отверстий больших диаметров применяют специальные сверла: угол их заострения составляет 70°, угол подъема канавки 17°, а угол задней заточки сверла равен 4–8°.
Для сверления тонкого оргстекла требуется угол заострения сверла 60°, в противном случае сверло может отламывать фрагменты стекла у края отверстия. Соответственно, толстый лист обычно сверлят под углом острия в 90°.
Чтобы не перегреть края отверстия толстого листа, сверлить нужно с перерывами, периодически удаляя накопившуюся стружку.
Для большей точности лучше всего производить сверление через отверстия кондуктора.
Склеивание органического стекла
Склеивание деталей из оргстекла – достаточно частая операция при работе с ним. При этом необходимо предварительно приготовить специальный клей. Для него понадобятся следующие ингредиенты:
– дихлорэтан – 100 г;
– стружка оргстекла – 3 г.
В том случае, если не осталось стружки от предыдущей операции сверления или ее слишком мало, то ее несложно сделать из ненужного обрезка оргстекла.
Заготовленную стружку насыпают в емкость с дихлорэтаном из обыкновенного стекла. При осторожном, но довольно частом непрерывном помешивании в течение получаса стружка должна раствориться. Затем клей оставляют не менее чем на 2 сут. При настаивании клеящую массу необходимо периодически помешивать.
Склеиваемые детали соединяют обычно внахлестку, встык, на шпунт или с накладкой. При этом соединяемые участки должны быть хорошо обработаны и очень точно подогнаны друг к другу.
Клей тщательно наносят на обе склеиваемые поверхности с помощью кисти. Причем водить ею нужно в одном направлении. В результате на склеиваемой поверхности не должно быть пузырьков воздуха и случайно попавших посторонних мелких предметов или соринок.
При склеивании внахлестку промазываемая площадь должна быть не меньше 4‑кратной толщины этого листа. Только в таком случае соединение будет крепким.
Окраска органического стекла
Окрасить поверхность оргстекла можно несколькими перечисленными ниже способами.
Первый способ
Для окраски применяют цапонлак. Прежде всего необходимо приготовить подходящую по размеру стеклянную или эмалированную емкость для погружения деталей. Время выдержки в красителе зависит от того, какой степени насыщенности цвет необходимо получить. Оно может составлять от нескольких секунд до 15 мин. Если нет уверенности в силе тона, необходимо провести пробную окраску небольшого кусочка оргстекла. Также можно докрасить стекло, предварительно высушив его и затем вновь погрузив в лак.
Второй способ
Лак изготавливают в домашних условиях. Для этого понадобятся опилки органического стекла. Когда нет опилок, оставшихся от резки, то их можно сделать с помощью напильника.
Опилки нужно растворить в уксусной эссенции в соотношении 1 : 6, то есть одна часть опилок на 6 частей эссенции. При этом необходимо соблюдать меры предосторожности, полученный раствор не должен попасть на кожу. Если это все‑таки произошло, то следует немедленно хорошо промыть пораженное место водой.
Также нельзя допускать попадания уксусной эссенции на одежду и другие вещи – она может их испортить.
После этого в полученном растворе разводят краситель, в качестве которого могут служить чернила, взятые из стержней шариковых авторучек.
Правда, данный метод окраски имеет один недостаток: выбор цветов ограничен четырьмя: синим, зеленым, красным и черным.
Кроме того, по понятной причине этот способ не совсем подходит для интенсивного окрашивания больших поверхностей. Лучше всего его применять для придания цвета деталям из оргстекла и небольшим изделиям из него. При окраске они не погружаются в лак, потому что он обладает способностью растворять оргстекло. В связи с этим поверхность окрашивают тщательным нанесением лака.
Третий способ
В метиловом спирте растворяют 0,5 г анилинового красителя. Полученный раствор требуется затем нагреть, для чего эмалированную емкость с помещенным в него красителем помещают в другую посуду с водой и ставят на огонь. Через некоторое время после закипания воды краситель также закипит.
Окрашиваемую деталь нужно подготовить в то время, пока варится краска. Ее также нужно нагреть, опустив ненадолго в кипящую воду. Затем стекло вынимают и перекладывают в емкость с кипящим красителем.
Этот способ удобен тем, что краска не просто образует поверхностный слой, а частицы ее проникают в оргстекло.
Четвертый способ
Перед окраской поверхность оргстекла следует особо тщательно подготовить. Для этого ее протирают бензином и оставляют на некоторое время для просушки. Затем лист опускают в раствор моющего средства со средней температурой около 50 °С.
Насыщеный раствор приготавливают из расчета 1 кг стирального порошка на 1 л воды. Стекло выдерживают 10–15 мин, после чего его обмывают холодной водой и затем немедленно приступают к окрашиванию.
Краска должна быть предварительно составлена путем добавления в бензиловый спирт специального красителя для ацетатного шелка. Для его приготовления на 20 г спирта берут 5 г красителя. В спиртовой раствор также засыпают 2–3 г обычного стирального порошка.
После этого краситель разводят горячей водой до нужной консистенции.
К указанному объему добавляют 1 л воды. В полученную краску с температурой примерно 80 °С погружают подготовленное стекло. Пока окрашенное оргстекло не будет вынуто, краситель необходимо помешивать. Время выдержки приблизительно 15 мин.
Если необходимо окрасить небольшой кусок оргстекла, сделав его пятни‑стым от разноцветных разводов краски, можно применить следующий метод.
Нужно взять нитрокраску нескольких цветов. На лист ватмана налить 2–3 ст. ложки той краски, цвет которой будет фоном. На растекшуюся основу произвольно накапать другие краски (примерно по 5 капель двух‑трех разных цветов).
После этого лист бумаги нужно согнуть дугообразно и вылить состав на стекло. Краска должна покрыть всю поверхность. Кисть здесь не применяется. Если есть большие потеки, то стекло следует расположить под углом, чтобы убрать излишек краски. Естественно, рекомендуется заранее выбрать место для работы и подстелить что‑нибудь под окрашиваемое оргстекло.
Если полученный при достаточно быстром высыхании результат неудовлетворителен, нужно удалить краску с помощью тампона, смоченного в растворителе, и заново перекрасить стекло.
Изделиям из органического стекла можно придать белый цвет, протравив их серной кислотой. При воздействии кислоты в течение 1–3 мин оргстекло приобретет молочно‑белый цвет. Если подвергнуть стекло более длительной обработке (максимум до 10 мин), то оно потеряет блеск и станет матовым.
После травления оргстекла, для чего оно погружается в концентрированный раствор кислоты, его необходимо тщательно промыть в проточной воде. Доставать окрашенное таким образом изделие нужно аккуратно в связи с тем, что под влиянием серной кислоты поверхность размягчается. Если в это время вынутым оргстеклом неосторожно задеть что‑нибудь (например, емкость, в которой находилась кислота), то на нем может остаться борозда. Работая с раствором концентрированной серной кислоты, надо соблюдать правила техники безопасности.
Возможно также нанесение на стекло различных надписей и рисунков.
Нанесение надписей и рисунков на органическое стекло методом травления
Вначале выполняют эскиз надписи или рисунка и переводят его на поверхность оргстекла. Делается это так.
На разогретый до температуры 60–70 °С лист стекла наносят ровный слой парафина. Далее на него через копировальную бумагу переносят контуры рисунка или надписи.
Затем оргстекло осторожно и тщательно очищают от парафина в тех местах, где должен быть протравлен рисунок или надпись. Острием иглы по линии разметки в парафине прочерчивают борозду (вплоть до поверхности оргстекла), а ненужный парафин соскабливают острием ножа.
По краям листа из парафина дополнительно выполняют герметичные стенки высотой около 7 мм. Теперь можно приступать к процессу травления, для чего в приготовленную форму на 5–10 мин заливают концентрированную серную кислоту.
После завершения травления серную кислоту сливают, а обработанную поверхность неоднократно промывают холодной водой.
Затем оргстекло сушат, удаляют с него парафин, в результате на поверхности остается нужная надпись или рисунок молочного цвета.
Нанесение надписей и рисунков на органическое стекло методом гравировки
Гравировку поверхности оргстекла осуществляют фрезами или борами.
Фреза должна быть быстрорежущей. Скорость вращения фрезы с 10–36 зубцами составляет 2200 оборотов в минуту.
Гравировку также обычно наносят борами, установленными на конце гибкого вала, соединенного с мотором небольшой мощности, либо для этого используют небольшую старую зубоврачебную бормашину, имеющую 6–8 сверл. Кроме того, можно применять и резцы.
Вести бор нужно плавно, не прилагая больших усилий. Нельзя допускать при сверлении рывков. Мешающую гравировке стружку следует периодически убирать. При необходимости образовавшиеся канавки прочищают с помощью иглы. Борозда, оставляемая бором, должна быть ровной и не слишком глубокой.
Прежде чем приступать к выполнению работ, рекомендуется потренироваться сначала на обрезках оргстекла и приноровиться к работе бора или фрезы. Также заранее следует нарисовать мягким карандашом на оргстекле эскиз гравировки.
Очень красива часто применяемая гравировка фрезами с обратной стороны оргстекла. Это позволяет получить эффект как бы объемного рельефного рисунка. Поверхность изделия с такой гравировкой остается гладкой, а изображение с внутренней стороны завораживает преломляющимся в его гранях светом. Для большей выразительности фрезерные прорезы окрашивают изнутри в различные цвета.
Штамповка органического стекла
Благодаря относительной легкости этот процесс вполне выполним без каких‑либо особо сложных специальных приспособлений.
Матрицу (форму) и пуансон (пресс) для штамповки можно сделать из твердых пород дерева.
Подходящий по размеру лист оргстекла разогревают уже известным способом – помещают в емкость с водой, которую доводят до кипения. Иногда вместо воды заливают машинное масло. Стекло доводят до состояния полного размягчения.
Матрицу и пуансон перед использованием также лучше нагреть до температуры приблизительно 60–80 °С. После этого разогретый лист устанавливают на матрицу, сверху накладывают пуансон. Для вдавливания стекла матрицу и пуансон зажимают в тиски. Эти операции нужно выполнять очень осторожно и быстро – пока оргстекло еще горячее.
Когда отштампованная деталь остынет, тиски развинчивают, вынимают пуансон и само изделие. Последнее отмывают от машинного масла (при его применении) в теплой воде с мылом. Излишки нужно срезать. По необходимости производят обработку мелкой наждачной шкуркой.
Готовое изделие можно отполировать и покрасить.
Примерно тем же способом возможно изготовить из оргстекла фигурные штамповки, например буквы, различные знаки или символы.
В этом случае матрицу выполняют из алюминиевого листа толщиной 6–8 мм. На нем с помощью фрезы прорезают нужную форму. Пуансон тоже лучше сделать из этого же материала.
Для прессования стекло разогревают до нужного пластичного состояния. Иногда приготавливают специальную массу для штамповки. Для этого берут следующие ингредиенты:
– порошок цинковых белил – 35 г;
– акрилатный порошок – 80 г;
– дибутилфталат – 30 г;
– стеарин – 30 г;
– мономер – 250 г.
В емкость из нейтрального материала (стекла или фарфора) засыпают цинковые белила. Их тщательно перемешивают с дибутилфталатом, который служит пластификатором, а затем с мономером. После этого при постоянном помешивании массы вводят растопленный стеарин. После получения однородной массы часть ее (50 г) откладывают в другую посуду. В нее добавляют акрилатный порошок и также перемешивают с массой.
Нагревают заложенную в пресс‑форму массу с помощью кипящей воды. Для штамповки также может применяться специальный пресс с электриче‑ским подогревом пресс‑формы.
Отштампованную фигуру (или обычно сразу несколько) вынимают из матрицы. Если извлечь материал из пресс‑формы не удалось, то необходимо ею слегка постучать о стол. Излишки штамповки в виде перегородок срезают и срезы обрабатывают. Они обычно есть всегда, так как масса закладывается в матрицу с небольшим запасом для того, чтобы избежать образования пустот.
По такому же принципу – разогрев оргстекло и придав ему усилием требуемую форму – можно сделать выгнутые детали различных форм и размеров.
Способ гибки органического стекла с помощью паяльника
Таким способом выгибают небольшие детали из оргстекла. Для этого используют разогретый электропаяльник с прямым жалом.
Сначала следует приложить жало к подготовленной полосе оргстекла в месте нужного изгиба. Затем материал нагревают до появления своеобразного треска – это предельная точка плавления, после чего медленно проводят жалом немного дальше и убирают его.
Далее быстро сгибают оргстекло под нужным углом, для чего вполне достаточно усилия рук. Иногда применяют заранее изготовленную металлическую форму, куда закладывают деталь. Также можно прижать полоску оргстекла в месте изгиба к шаблону прямого угла, сделанного, например, из деревянного бруска, и зафиксировать ее в таком положении. После этого нужно дождаться полного остывания материала, и только затем отделить готовую деталь.
Перед выгибанием стекла следует обратить особое внимание на то, нет ли на жале паяльника старого оловянного припоя. Если есть загрязнения, то их нужно удалить, потому что олово может пристать к оргстеклу.
Данная методика имеет единственный недостаток, заключающийся в ограниченности размера обрабатываемой детали.
Если требуется придать большому листу оргстекла округлую форму или даже свернуть его в трубу, то это можно сделать следующим способом.
Необходимо найти подходящий обрезок металлической трубы. Ее диаметр должен соответствовать крутизне желаемого изгиба оргстекла. Таким образом, труба послужит для нагревания и формования листа стекла, который будет оборачиваться вокруг нее. Поэтому (если важно качество выгибаемого изделия) не годится окрашенная или сильно ржавая труба, загрязняющая стекло.
В качестве нагревателя используется паяльная лампа. Труба будет раскаляться ее пламенем изнутри. В связи с этим важно выбрать трубу нужной длины. Слишком большая будет недостаточно хорошо раскаляться и не разогреет накладываемый на нее лист оргстекла. Необходимая для дальнейшей работы температура трубы должна составлять 90–100 °С.
Трубу закрепляют за края на подставке. Устройство этого своеобразного станка дополняют зажимы для удержания стекла.
Нужный по размеру лист стекла подготавливают, предварительно промыв его раствором соды. Потом закрепляют на трубе заготовку зажимами и нагревают трубу с постепенным выгибанием изделия.
Если нужно полностью свернуть оргстекло в трубу, то следует заранее рассчитать длину листа. Для этого нужно измерить окружность металличе‑ской трубы с помощью сантиметра и отрезать стеклянную заготовку такой же длины.