Terva - vademecum zaginania (3): Zaginamy PMMA

PMMA czyli Polimetakrylan metylu zwane potocznie szkłem akrylowym lub pleksi jest materiałem o wysokich walorach estetycznych. Dostępny w arkuszach o różnych grubościach, kolorystyce i właściwościach optycznych jest tworzywem po który chętnie sięga się wykonując różnego rodzaju obudowy i detale. PMMA będąc termoplastem idealnie nadaje się do zaginania ale zanim to spróbujemy zrobić kilka uwag praktycznych.

Upewnijmy się, że posiadany arkusz to na pewno PMMA

Arkusze PMMA są oferowane w polietylenowych foliach osłonowych. Na nich z reguły umieszczone są nadruki producenta. Warto wiedzieć jak mogą brzmieć nazwy handlowe PMMA: Plexiglas, Perspex, Limacryl, Altuglas, Setacryl, Akrylon, P-Plex.

Jeśli z jakiś powodów folie z naszego arkusza została już wcześniej usunięta bądź nie widnieją na niej żadne oznakowania, identyfikacja - szczególnie arkuszy przezroczystych, może nie być łatwa. Niemal identycznie będzie wyglądać arkusz przezroczystego polipropylenu, polistyrenu czy PVC litego. Ostatecznie każdy z tych materiałów zagniemy w bardzo podobnych warunkach, choć nieco inaczej trzeba zaginać np. polistyren, co omówimy szczegółowo w innym odcinku.

Nie chcąc niszczyć tworzywa w próbach ogniowych, które dają zazwyczaj precyzyjną wiedzę co do rodzaju tworzywa, z którym mamy do czynienia, można spróbować posłużyć się metodą tzw. „akustyczną”. Polega ona na odsłuchaniu odgłosu jaki daje delikatne uderzenie w krawędź arkusza. Okazuje się, że każdy rodzaj tworzywa „brzmi” inaczej, ale żeby się w tym połapać musimy posiadać już wcześniej zidentyfikowane próbki o podobnych wymiarach.

Istnieją dwie metody produkcji PMMA: metodą wytłaczania oraz wylewania. Nie ma to dla nas jakiegoś zasadniczego znaczenia, PMMA wytłaczane (extrudowane) jest odrobinę trudniejsze w obróbce termicznej ze względu na większą ilość wprowadzonych w procesie produkcji wewnętrznych naprężeń. PMMA wylewane po prostu więcej wybacza...

Zaginanie krok po kroku

Mając identyfikację tworzywa za sobą możemy przystąpić do operacji zaginania.

Narzędzia
W zasadzie potrzebujemy tylko jednego narzędzia — listwy grzejnej, która podgrzeje nasz arkusz dokładnie w linii przyszłego zagięcia. Niby niewiele ale z tym właśnie bywa największy problem. Widziałem już bardzo dużo prowizorycznych urządzeń z wiszącą luźno spiralą pod napięciem sieci — takich rozwiązań nie polecam!

Urządzenie musi gwarantować bezpieczeństwo. PMMA nie można zagiąć bez podgrzewania więc problem narzędzia najlepiej rozwiązać poprzez jego zakup. Do wykonania zagięć PMMA niewielkich arkuszy nie będziemy potrzebować żadnych innych narzędzi, wystarczą dwie sprawne ręce.

Parametry nagrzewania:

• długość zagięcia — oczywistą rzeczą jest, że długość zagięcia będzie ograniczona długością roboczą naszego urządzenia – nie uda nam się zrobić tego na raty więc zapominamy już o gięciu dłuższych arkuszy.

• grubość arkusza — wspominałem już w poprzednim odcinku o zależności: grubość zaginanego arkusza i szerokość grzanego obszaru. Bliska ideału dla PMMA jest pięciokrotność grubości ale nie jest to warunek krytyczny. Szczelina grzejna większości urządzeń ma szerokość w granicach 1 cm. Konwekcja powoduje że grzany obszar i tak jest znacznie szerszy (ok. 2 cm). W praktyce oznacza to bezproblemowe nagrzanie arkuszy do 6 mm grubości. Grubsze arkusze PMMA powinniśmy mocować w nieco większym oddaleniu od grzałki by jeszcze obszar nagrzewania rozszerzyć. Ponadto trzeba pamiętać o małej przewodności cieplnej większości tworzyw termoplastycznych w tym i PMMA, i wszystkie grubsze jego arkusze podgrzewać z dwóch stron. Na szczęście to można robić na raty przewracając co jakiś czas arkusz na druga stronę.

• temperatura — w przypadku PMMA, niezależnie od jego rodzaju właściwa temperatura nagrzewu oscyluje w granicach 160°C. Wyższa temperatura może spowodować gazowanie PMMA objawiające się powstaniem drobnych pęcherzyków zarówno na powierzchni jaki i w masie. Nie można już potem tego usunąć należy więc unikać zbyt wysokiej temperatury.

• czas nagrzewania — ten parametr powiązany jest z temperaturą. Zakładając utrzymanie stałej temperatury, właściwy czas nagrzewania najłatwiej będzie ustalić obserwując miejsce grzania co szczegółowo opiszemy w dalszej części opisu.

Przygotowanie arkusza i miejsca pracy
Jeśli nie mamy precyzyjnej regulacji temperatury nagrzewania sugeruję bezwzględne zdjęcie wszelkich folii ochronnych z arkusza PMMA przeznaczonego do zagięcia. Odrobinę wyższa temperatura bądź zbyt długie nagrzewanie arkusza może doprowadzić do trwałego wtopienia się folii w grzany arkusz.

Dysponując precyzyjną regulacją temperatury możemy pozostawić folię ochronną od górnej, niepodgrzewanej strony arkusza. Nie polecam też znaczenia długopisami i foliopisami linii zagięcia ani stawiania znaczników bezpośrednio na powierzchni PMMA — temperatura może sprawić, że ich późniejsze usunięcie będzie niemożliwe. Jeśli arkusz musimy podgrzewać dwustronnie czyli przekładać, najlepiej zadbać o przygotowanie zderzaka który zapewni nam powtarzalność ustawienia zagrzewanego arkusza wobec grzałki urządzenia.

Jeżeli zależy nam na dużej precyzji przyszłego zagięcia powinniśmy przygotować jakieś oprzyrządowanie ustalające jego kąt. Po nagrzaniu formatki już na to nie będzie czasu. By nie zepsuć estetyki zagięcia, forma powinna zapewnić brak kontaktu z zagrzanym pasem tworzywa. Warto zadbać też o czystość w miejscu pracy.

Podgrzewanie
Po precyzyjnym ustawieniu na urządzeniu formatki przeznaczonej do zagięcia rozpoczyna się proces podgrzewania. Ponieważ w pierwszej fazie arkusz naszego PMMA będzie dość silnie pracował (odkształcał się) należy go unieruchomić.

Jeśli nasze urządzenie nie umożliwia zablokowania podgrzewanych arkuszy powinniśmy użyć przycisków czy sprężynowych zacisków, nie należy jednak zasłaniać podgrzewanego obszaru!

Najbardziej pracują cienkie arkusze (2 – 3mm) w większych formatkach i tu bezwzględnie musimy być na to przygotowani. Przy grzaniu grubszych arkuszy PMMA odkształcenia są mniejsze dodatkowo niweluje je także obracanie arkusza (grzanie dwustronne).

Z chwilą gdy nasz arkusz przestaje już się „wichrować” powinniśmy obserwować odbicie światła na powierzchni tworzywa — najłatwiej wtedy będzie nam się zorientować kiedy przerwać proces nagrzewania. W pewnym momencie zobaczymy wyraźną falę załamania odbicia na powierzchni arkusza w miejscu nagrzewania – to moment kiedy możemy już przerwać nagrzewanie.

Przy braku pewności po prostu zdejmujemy arkusz i próbujemy sprawdzić możliwość wykonania zagięcia. Nagrzane do stanu plastycznego PMMA stawia niewielki opór porównywalny z gumą tej samej grubości. Większy opór, czyli niedogrzane miejsce zagięcia może spowodować pęknięcie w momencie zaginania, przegrzanie z kolei może skutkować brakiem estetyki. Potrzeba tu po prostu odrobiny doświadczenia. Próbkę zawsze możemy jeszcze wyprostować i dalej podgrzewać choć należy tego raczej unikać.

Zaginanie
Zaleca się zaginanie w kierunku zimniejszej strony arkusza, czyli tej która była na górze urządzenia. Przy właściwym w stosunku szerokości obszaru grzania do grubości arkusza nie ma to jakiegoś dużego znaczenia — arkusz daje się zagiąć w którąkolwiek ze stron.

Moim zdaniem lepiej wyglądają zagięcia w kierunku cieplejszej strony arkusza – są z reguły ciaśniejsze (mniejszy promień łuku) ale wymagają większej dyscypliny w doborze parametrów grzania i momentu zdjęcia arkusza. Czas jaki mamy do dyspozycji na wykonanie zagięcia w przypadku PMMA nie jest jakiś dramatycznie krótki i zależy od grubości arkusza: PMMA o grubości 2 do 3 mm stygnąć będzie ok. 30 s. min, grubsze ok. 1 min.

Nie należy przyśpieszać studzenia by nie spowodować uszkodzeń i nie wprowadzić niepotrzebnych naprężeń. Samo zagięcie nie powinno mieć żadnego kontaktu z innymi przedmiotami – do pełnego wystudzenia nie należy go dotykać.

Prawda że niezbyt trudne? Na zakończenie proponuję jeszcze kilka uwag w formie pytań i odpowiedzi które mogą się przydać...

Czy dobrze wykonane zagięcie nie wprowadza do tworzywa żadnych naprężeń?

Niestety nie — naprężenia pozostają w zagięciu i całkowite pozbycie się ich jest możliwe jedynie podczas relaksacji czyli ponownego podgrzania i wystudzenia całego zagiętego przedmiotu w nadanym mu kształcie. To już wymagałoby kolejnego narzędzia — pieca z odpowiednio wielką komorą.

W większości wypadków zaginania PMMA te naprężenia nie będą miały większego znaczenia, bo pozostają „uwięzione” w tworzywie. Jednak w przypadku wykonywania zagięć podłużnych na bardzo wąskich arkuszach np. przy wykonywaniu profilów (kątowników, ceowników, zetowników) naprężenia te powodują deformację kształtu profilu.

Deformacja polega na ugięciu linii zagięcia w kierunku do wewnątrz – mówiąc obrazowo jeśli wyginanym profilem był kątownik równoramienny, to położony na równym podłożu na obu krawędziach będzie przypominał biegun fotela bujanego. Można temu przeciwdziałać jedynie odpowiednio przygotowując formę do utrwalenia zagięcia.

Czy arkusze PMMA można giąć za pomocą nagrzanej metalowej krawędzi?

Tak, profesjonalne maszyny przemysłowe do gięcia często zaginają za pomocą specjalnej listwy pokrytej teflonem (miecza). Także w listwach grzejnych Terva jest możliwość instalacji profilu do gięcia krawędzią. Trzeba jednak pamiętać, że taka metoda gięcia często jest połączona z koniecznością wstępnego frezowania arkusza tworzywa w linii zagięcia.

Akurat PMMA nie należy niczym zarysowywać i nacinać dlatego zaginać za pomocą krawędzi miecza można tylko cieńsze arkusze od 2 do 3 mm. Trzeba tez pamiętać o gorszej estetyce zagięcia wykonanego za pośrednictwem miecza – tak zaginać powinniśmy tylko nieprzezroczyste arkusze.

Czy proces zaginania PMMA jest odwracalny?

Jest odwracalny po ponownym podgrzaniu do stanu plastycznego ale trudno już może być uzyskać taki stan jaki był przed zagięciem. Wiele zależy tu od tego na ile „zmęczyliśmy” nasz arkusz podczas zaginania.

Najlepsze efekty można uzyskać prostując zagięty arkusz w kąpieli olejowej. W kąpielach olejowych można także uzyskiwać dowolne deformacje kształtu PMMA, wymaga to jednak stosowania odpowiednich form do ustalania kształtu. Także w warunkach garażowych bez specjalnych narzędzi można uzyskiwać inne ciekawe deformacje, np. wypukłości i wklęśnięcia uzyskane za pomocą miejscowego nagrzania gorącym powietrzem np. z opalarki. Zawsze jednak musimy zadbać o przygotowanie odpowiedniej formy, stempla, który utrwali pożądany kształt.

Leszek Salomon