Гибка, склейка и термоформовка акрила и ПВХ: без пузырей и «сабли»

С чем вы работаете

В мастерской под названием «оргстекло» продают два разных листа, и поведение у них разное. Литой акрил получают заливкой между стёклами, он однороднее, лучше полируется и спокойнее переносит формование. Экструзионный дешевле, у него другой разброс свойств, и при нагреве он усаживается заметно сильнее. Справочники дают усадку при нагреве: у литого около 2 %, у экструзионного до 6 %, и это сразу видно на термоформовке: размер матрицы нужно закладывать с поправкой.

Температуры стеклования и формования взяты из справочных статей о полиметилметакрилате и поливинилхлориде, они одинаковы по порядку величин у разных поставщиков. Точный режим для вашего листа лежит в паспорте производителя, и для коммерческого заказа его лучше сверить.

Линейная гибка по струне

Самый частый вопрос практиков: как согнуть акрил по радиусу или под прямым углом, не испортив лицевую сторону. На рекламных производствах для этого стоит нагреватель с нихромовой струной или ТЭНом, под которым лист лежит на опорах.

Радиус зависит от ширины полосы нагрева. Узкая полоса даёт острый сгиб, но высокую концентрацию напряжения, и на толстом листе рискуете трещиной. Широкая полоса даёт плавный радиус. Ориентир операторов: внутренний радиус не мельче двух-трёх толщин листа, мельче лист белеет в зоне сгиба и трескается. Пропановую горелку и открытое пламя для гибки не берут: операторы на форумах отдельно предупреждают, что пропан не полирует, а плавит.

Почему получается «сабля»

«Саблей» называют изгиб готового изделия вдоль линии гиба: короб или буква выгнуты по длине, хотя сам угол выдержан. Причины по частоте, как их называют практики:

Если сабля уже появилась, на детали из толстого листа иногда помогает повторный локальный нагрев в оснастке с небольшим обратным изгибом. Это не всегда срабатывает, и на нескольких деталях подряд дешевле поменять технологию, чем исправлять.

Пузыри в листе

Влага в акриле при нагреве выше 100 °C превращается в пар, и в толще листа появляются круглые пузырьки. Другая причина пузырей — перегрев поверхности, когда лист греют слишком быстро и сильно, чтобы сэкономить минуту. Операторы, которые формуют акрил на вакуумных формовочных столах, пишут одно и то же: лист сушат до нагрева, нагревают равномерно и без горячих пятен, а температуру проверяют на обрезке.

Режим сушки зависит от толщины и производителя листа. Обычно используют сушильный шкаф около 80 °C, время растёт с толщиной, а точные цифры смотрят в паспорте на ваш акрил. Домашняя духовка с нагревом сверху и снизу и без термостата для этого не годится: температура гуляет, и лист выходит из неё в пузырях. Отжиг в кипятке и духовке операторы называют рискованным, потому что температуру нельзя удержать, а лист ведёт.

Термоформовка: матрица, температура, сушка

Вакуумная формовка листа по матрице нужна для объёмных деталей: колпаков, лотков, витринных стоек, букв с глубоким объёмом. Практики описывают порядок так:

1. Мастер-модель (МДФ, ППУ, дерево) с уклоном стенок, чтобы деталь снималась; поры модели закрывают воском или нитрокраской.
2. Лист сухой, в зажимной раме по периметру.
3. Нагрев до температуры формовки, при этом лист провисает равномерно.
4. Предварительный раздув воздухом (так формуют ПЭТ и акрил при глубокой вытяжке), чтобы стенка получилась ровной.
5. Подача вакуума, остывание на матрице, снятие.

Для ПЭТ-листа практики называют температуру формовки около 130–140 °C. Для акрила ориентируйтесь на 150–190 °C для литого. Усадку листа при остывании закладывайте в размер: у экструзионного акрила она в несколько раз выше, чем у литого, и матрица «с запасом» для него обязательна.

Заготовки под гибку и формовку режут либо лазером, либо фрезером. Лазером удобно на листе 1300×900 мм, например на станках этого класса Wattsan NC-C1390, а когда нужен лист 1220×2440 мм целиком, берут фрезер формата 1325. Но кромку после лазера нужно отжигать, если деталь потом клеится растворителем, и об этом речь дальше.

Склейка

Оргстекло клеят двумя способами. Растворители (дихлорэтан, дихлорметан, хлороформ) размягчают поверхность стыка, и детали сплавляются. Полимеризационные клеи (двухкомпонентные или УФ-отверждаемые) заполняют зазор и затвердевают сами, шов получается прозрачнее.

Практики называют типичные ошибки склейки: стык неплотный (растворитель не заполняет зазор), поверхность не обезжирена, лишний растворитель стекает на лицевую сторону и оставляет матовые разводы, а сам лист не отожжён.

Остановимся на последнем подробнее. Справочники отмечают, что лазерная резка создаёт внутренние напряжения, и при контакте с растворителем кромка покрывается сеткой микротрещин. Отжиг деталей перед химической склейкой лазерных деталей называют обязательным шагом. Режимы отжига берут из паспорта листа: нагрев ниже температуры размягчения и медленное остывание. Фрезерованные детали напряжения несут меньше, но при перегреве фрезы на кромке остаётся оплавление, которое тоже нужно зачистить.

ПВХ: гнуть можно, лазером нельзя

ПВХ в рекламе чаще всего вспененный лист (его называют «пенокартон ПВХ» или «форекс») и жёсткий лист. Греют его мягко: у стеклования ПВХ около 75–80 °C, а выше 110–120 °C материал начинает разлагаться с выделением хлороводорода. Поэтому режим один: нагреть до мягкости, согнуть в шаблоне, держать до остывания, а помещение проветрить. Подробнее о том, почему ПВХ не кладут в лазерный станок, написано в материале о материалах, которые нельзя резать лазером: хлор разрушает оптику и опасен оператору.

У вспененного ПВХ на нагретой поверхности остаются следы и «вмятины» от опор. Кладите лист на ровную ткань или фторопластовую плёнку, а не на голую решётку. Резку и V-канавку под сгиб в ПВХ и композите на фрезере разбирает статья о фрезеровке ПВХ, поликарбоната и АКП. Склеивают ПВХ специальными клеями для ПВХ или двусторонним скотчем, акриловые растворители для него не подходят.

Частые дефекты и причины

Когда проще заказать на стороне

Если нужен единичный объёмный колпак или короб большого размера, формовочный стол ради него не покупают: такие заказы отдают на производство с оснасткой. Для серии из пары десятков изделий оснастку из МДФ и ППУ делают самим, а вакуумный стол собирают из вакуумного насоса и ресивера. В любом случае первую партию стоит делать на обрезках: режим для вашего листа и вашего нагревателя нельзя вычитать из статьи, его подбирают руками.