Что такое акрил? Пластик, краска и ткань

Если вы зайдёте в универмаг и спросите «акрил», вы попадёте в минное поле, запутанное языковыми барьерами.
В зависимости от того, в каком ряду вы находитесь, вы можете получить три совершенно разных предмета:

1. Отдел моды: Пушистый свитер, который на ощупь похож на шерстяной, но стоит 20 долларов.
2. Отдел хозяйственных товаров: Жесткий, прозрачный лист, который выглядит как стекло, но на ощупь напоминает пластик.
3. Отдел косметики: Набор из жидкости и порошка для моделирования искусственных ногтей.

Как одним словом можно описать мягкое одеяло, пуленепробиваемый щит и тюбик краски?

Это потому, что «акрил» — это не один объект, а огромное семейство различных материалов. синтетические полимеры Получены из нефти. Все они имеют общего предка в химии.Акриловая кислота or Акрилаты—но в зависимости от способа обработки молекулярной цепочки, в итоге они могут превратиться в твердый экран (ПММА), мягкое волокно (полиакрилонитрил) или жидкое связующее вещество.

Как инженер-технолог, обработавший тонны акрилового листа (плексигласа) и разработавший покрытия для промышленного оборудования, я здесь, чтобы развеять путаницу. Независимо от того, вяжете ли вы из него, рисуете им или строите аквариум, здесь вы найдете подробную информацию о том, что именно вы держите в руках.

Акрил — это просто пластик? (Твердый материал)

Когда инженеры и архитекторы говорят «акрил», мы почти всегда имеем в виду прозрачный, твердый пластиковый лист, известный в науке как Полиметилметакрилат (ПММА).
Вы, вероятно, знаете его по торговым маркам: Акрилового стекла, Lucite, плексиглас или Акрилит.

Она была разработана в 1930-х годах и сразу же стала военной тайной, использовавшейся для орудийных башен бомбардировщиков и перископов подводных лодок во время Второй мировой войны.

Почему? Поскольку он прозрачнее стекла, весит вдвое меньше, и если в него попадет пуля, он не разлетится на острые как бритва осколки, как стекло. Он защищает глаза пилота.

Критический выбор: литье или экструзия.

Если вы занимаетесь изготовлением изделий своими руками, являетесь мастером-самоучкой или владельцем мастерской по изготовлению вывесок, вам необходимо знать это различие. Не все акриловые листы одинаковы.

1. Акриловая краска, отлитая из клеточных материалов (премиум-класса):
   • Процесс: Мы заливаем жидкий пластиковый сироп между двумя листами высококачественного стекла и запекаем его. Он затвердевает, образуя лист.
   • Свойства: В нем очень низкое внутреннее напряжение. Он обладает идеальной оптической целостностью.
   • Обработка: При лазерной резке получается чистый и гладкий срез. При сверлении образуется мелкая стружка.
2. Экструдированный акрил (бюджетный вариант):
   • Процесс: Мы проталкиваем расплавленный пластик через стальные валики (как в машинке для приготовления пасты), чтобы расплющить его.
   • Свойства: Валки создают «напряжение» в материале. Он имеет направленное зерно.
   • Обработка: Кошмар. Если попытаться вырезать его лазером, он плавится и оставляет липкий край. Если же просверлить его, он часто трескается или «забивает» сверло.

Правило Клайва для цеха:
«Если вы покупаете акрил для проекта, где его нужно резать, сверлить или фрезеровать, потратьте дополнительные деньги на литой акрил.
Если купить дешёвый материал (экструдированный) в крупном строительном магазине, он расплавится и прилипнет к пильному полотну, а затем потрескается при сверлении отверстий для шурупов. Экструдированный материал хорош для замены окон в сарае, но совершенно непригоден для изготовления металлоконструкций.

Как мы превращаем пластик в «шерсть»? (В этот «мягкий» материал)

А теперь давайте посмотрим на ваш свитер.
Акриловое волокно представляет собой синтетический полимер, состоящий как минимум на 85% из... акрилонитрил мономер. Он был изобретен компанией DuPont в 1940-х годах как дешевый, защищенный от моли заменитель шерсти.

Процесс трансформации

Как превратить нефть в пушистый шарф?

1. Полимеризация: Мы производим пластиковые гранулы/порошок.
2. Растворение: Мы расплавляем пластик, превращая его в густой сироп, похожий на мед, используя растворитель.
3. Экструзия (фильера): Мы пропускаем этот сироп через металлическую пластину с тысячами микроскопических отверстий (подобную душевой лейке) в ванну с теплым воздухом или водой.
4. Затвердевание: Потоки жидкости мгновенно высыхают, превращаясь в длинные тонкие пластиковые нити.
5. Опрессовка: В этом и заключается секрет. Мы механически «загибаем» (волним) волокна и разрезаем их на короткие отрезки (штампы). Это имитирует естественную волнистость овечьей шерсти, создавая воздушные карманы, которые удерживают тепло.

Зачем носить пластик?

• Теплота: Благодаря обжимной конструкции, это превосходный изолятор.
• Цвет: Она лучше держит краску, чем почти любое натуральное волокно. А эта ярко-оранжевая охотничья шляпа? Она, должно быть, из акрила; шерсть не может быть такой яркой.
• Гипоаллергенная: Людям с аллергией на ланолин, содержащийся в шерсти, можно безопасно носить одежду из акрила.

Предупреждение о безопасности для потребителей:
«Акрил — это термопластЭто значит, что он плавится при нагревании.
Не надевайте одежду из акрила, если вы занимаетесь сваркой, шлифовкой металла или сидите очень близко к костру.
Если искра попадет на хлопок, он сгорит до пепла. Если искра попадет на акрил, он расплавится и превратится в горячий жидкий пластик, который прилипнет к коже. В нашей отрасли строго запрещено носить одежду из синтетических волокон в зонах с высокой температурой».

В чём заключается химия краски и лака для ногтей? (В том, что представляет собой «жидкость»)

Акриловые краски

До 1950-х годов художники использовали масляные краски (которые сохнут неделями и требуют использования токсичного скипидара) или акварель (которая не является стойкой).
Акриловая краска — это чудо химии суспензий.
Он состоит из пигмента, взвешенного в... Акриловая Полимерная Эмульсия.

• Волшебный трюк: Когда краска влажная, частицы акрила плавают в воде. Кисти можно мыть в раковине.
• Лечение: По мере испарения воды частицы акрила сближаются, пока не сплавятся в сплошную, гибкую пластиковую пленку. После высыхания она становится водонепроницаемой и прочной. По сути, это «жидкий пластик».

Акриловые Ногти

Это химические процессы, происходящие прямо у вас под рукой. Это двухкомпонентная система, похожая на промышленную эпоксидную смолу.

1. Жидкость: Мономер (обычно этилметакрилат). Имеет сильный запах.
2. Порошок: Полимер (измельченный акрил).
   Реакция: Когда мастер окунает влажную кисточку в порошок, образуется капля. Жидкий мономер воздействует на полимер порошка, расплавляя их и запуская цепную реакцию. В течение нескольких минут он затвердевает, образуя твердую оболочку, без необходимости использования УФ-лампы (в отличие от гелевых ногтей).

Почему инженеры предпочитают акрил стеклу?

В производственной сфере мы постоянно заменяем стекло акрилом. Почему?
Вот сравнение характеристик:

• Оптическая ясность: Акрил передает 92% видимого света. Стандартное оконное стекло пропускает лишь около 80-90% (Толстое стекло имеет зеленоватый оттенок из-за железа; акрил бесцветен).
• Вес Акрил 50% легче Это намного больше, чем стекло. Для аквариумов это огромный размер. Стеклянный резервуар такого размера расколет фундамент.
• Сила удара: Акрил В 10–20 раза сильнее чем стекло. Если ударить по нему бейсбольным мячом, он может отскочить. Если же он разобьется, то разлетится на большие тупые осколки, а не на острые как бритва гильотины.

• Теплоизоляция: Акрил обеспечивает лучшую теплоизоляцию, чем стекло. Именно поэтому мансардные окна часто изготавливаются из акрила — они пропускают свет, но лучше защищают от холода, чем однослойное стекло.

В чём заключаются реальные недостатки? (Ахиллесова пята)

Акрил — не идеальный сверхматериал. Если бы это было так, мы бы вообще не использовали стекло. У него есть три основных недостатка, которые инженеры должны учитывать при проектировании.

1. Фактор царапин

Акрил мягкий.

• Стакан: Твердость по шкале Мооса ~5.5 (трудно поцарапать).
• Акрил: Твердость по шкале Мооса ~3.0 (легко царапается).
  Акрил можно поцарапать грубой бумажной салфеткой или пыльной тряпкой. Со временем акриловые стекла «мутнеют» даже от чистки. Именно поэтому автомобильные лобовые стекла... “никогда не научится делать”  акриловые; щетки стеклоочистителя испортят их за неделю.

2. Химическая чувствительность (криптонит)

Это самая распространённая ошибка, которую допускают потребители.
Акрил ненавидит растворители.

Случай отказа в полевых условиях: катастрофа с «усилителем для окон Windex».
«Однажды у меня был клиент, который купил для музея акриловые витрины на заказ на сумму 5,000 долларов».
Две недели спустя мне позвонили и с криками заявили, что все кейсы покрыты трещинами, похожими на паутину.
Виновник: Использовалась бригада уборщиков. Windex (аммиак).

Аммиак разрушает молекулярные связи акрила. Он вызывает «растрескивание» — тысячи микроскопических трещин, вызванных напряжением, которые делают материал мутным.
Урок: Никогда не используйте средство для мытья стекла на пластике. Используйте мягкое средство для мытья посуды и воду или специальное средство для чистки пластика, например, Novus #1.

3. Теплочувствительность

Акрил — это термопластик. Он начинает размягчаться примерно через 10 минут после нанесения. 160 ° C (320 ° F).
На акриловую столешницу нельзя ставить горячую кастрюлю. Это оставит необратимую вмятину.
Однако это также и преимущество: мы можем нагревать акриловые листы и легко сгибать их в изогнутые формы (термоформование), чего нельзя сделать со стеклом.

Акрил против поликарбоната (Lexan): бой в клетке

Это наиболее распространённый спор в инженерной сфере: Плексиглас (акрил) против лексана (поликарбоната).
Они оба выглядят как прозрачные пластиковые листы. Какой из них вы используете?

Вердикт Клайва:
«Если вы делаете витрину, вывеску или окно, которые должны хорошо выглядеть 20 лет, используйте…» Акрил.
Если вы изготавливаете защитный кожух для механизма, щит для подавления беспорядков или боевую броню для роботов, используйте поликарбонат,«Поликарбонат можно бить кувалдой, и он не сломается».

Часто задаваемые вопросы: распространенные мифы и быстрые ответы.

В: Токсичен ли акриловый пластик?
A: № После затвердевания (полимеризации) акрил становится химически инертным и безопасным. Мы используем медицинский акрил для костного цемента, зубных протезов и инкубаторов. Однако вдыхание пыли при резке или паров при изготовлении может вызывать раздражение.

В: Акриловая ткань вызывает потоотделение?
A: Да. В отличие от шерсти или хлопка, акриловые волокна не пористые. Они не впитывают влагу в сердцевину волокна. Они гидрофобны.
Это означает, что пот остается на коже или задерживается между волокнами ткани. Это отлично подходит для влагоотводящей верхней одежды, но ужасно для носков или футболок, если вы склонны к неприятному запаху. Бактерии любят влажную среду синтетических тканей.

В: Можно ли перерабатывать акрил?
A: Технически — да, практически — сложно.
Акрил относится к пластику «Группы 7» (Прочие). Его нельзя выбрасывать в мусорный контейнер у дома.
Однако акрил — один из немногих видов пластика, который можно использовать. ДеполимеризованныйМы можем нагреть его в вакууме, превратить обратно в жидкий мономер и изготовить совершенно новые акриловые листы. Это называется «химическая переработка», но для этого необходимо отвезти его на специализированное промышленное предприятие.

В: Нейлон лучше акрила?
A: У них разные профессии.

• нейлон: Сверхпрочный, износостойкий, скользкий. Используется для шестеренок, веревок, колготок.
• Акрил: Устойчивая к ультрафиолетовому излучению, теплая, эстетичная. Используется для наружных навесов (ткань Sunbrella часто изготавливается из акрила), свитеров, вывесок.
• Если вам нужна прочность, выбирайте нейлон. Если вам нужна устойчивость к погодным условиям, выбирайте акрил.

Окончательный вердикт

Итак, что же такое акрил?

Высота купола составляет XNUMX метра, который является Мастер маскировки в материальном мире.

• В ваших окнах он имитирует стекло.
• В вашем шкафу она имитирует шерсть.
• В вашей ванной комнате это имитирует камень (акриловые ванны).

Это пластик на основе ископаемого топлива, известный своей невероятной оптической прозрачностью и устойчивостью к погодным условиям. Именно благодаря ему у нас есть огромные аквариумные туннели, сдерживающие океан, прочные автомобильные краски и доступная зимняя одежда.

Последний совет Клайва:

«Берегите материал. Если вы покупаете акриловый лист, не чистите его аммиаком. Если вы носите одежду из акриловой ткани, держите ее подальше от открытого огня. А если вы строите что-то, что должно прослужить на открытом воздухе под солнцем 20 лет, акрил — ваш лучший друг: это один из немногих видов пластика, который никогда не желтеет и не стареет».

Глубокое погружение и авторитетные ссылки

Для изобретателей, инженеров и любознательных умов:

• Компания Piedmont Plastics: Сравнение акрила и поликарбоната
  • Отличный ресурс для дистрибьюторов, позволяющий сравнить физические характеристики вашего следующего проекта.
• MakeItFrom: Свойства полиметилметакрилата (ПММА)
  • Технические характеристики: плотность, предел прочности при растяжении и температура плавления.
• Текстильный институт: Понимание акриловых волокон
  • Подробное изучение того, как на самом деле работает процесс производства волокна.