Тайна САН

Стиролакрилонитрил – термопластичный пластик для инновационных технологий создания рекламы. На данном этапе производители, которые применяют в своей деятельности метод термоформовки пластика, до сих пор не желают из-за определенных опасений отойти от использования стандартных материалов и существенно усовершенствовать технологический процесс. В действительности на практике бывает очень сложно перестроиться и принять решение испробовать инновационный материал. Этому, безусловно, есть объяснение. Недостаток информационной осведомленности о материале и технологическом процессе его применения в производстве. Это основная причина, но есть и другие, а именно инерция мышления, нежелание тратить свое время и денежные средства на исследования, отработку и опробование новой технологии, используя инновационный материал. Особенно, когда всех устраивает традиционный способ. А ведь это не совсем правильный подход, поскольку более современные материалы предоставляют широкие возможности, которые позволяют добиться более эффективного результата.

Данная статья стала результатом того, что многие компании заинтересовались после выхода очередного номера журнала «Наружная реклама» с небольшой заметкой о таком инновационном материале, как стиролакрилонитрил (сокращенно САН), который можно применять в термоформовке. Цель статьи – предоставить всем заинтересованным максимально подробное описание САН и провести сравнительный анализ его качественных характеристик с другими материалами группы термопластика. Мы вам предоставим все необходимые технические характеристики, опишем, какие технологические возможности откроются перед производителями, которые будут применять данный материал. Ну и, естественно, хотим рассказать обо всех преимуществах и выгодах, которые имеет САН. Рассматриваться будет САН производства европейского бренда Quinn Plastics, так как многие азиатские аналоги САН имеют значительные отличия.

Что же такое САН

Новый материал из полимеров САН сегодня дополнил группу светотехнических материалов, которые на протяжении последних нескольких лет активно применялись в изготовлении:

• наружной световой рекламы;
• многих осветительных устройств;
• в дорожно-транспортной сфере и в других сферах деятельности людей.

По своему составу вещество САН представляет собой интегрированный полимер из стирола и акрилонитрила. По своей структуре материал относится к атмосферным, а значит, не имеет никакого осевого курса, т.е. его физические свойства не имеют отличий от иных осевых курсов. При этом он занимает не последнее место в группе других листовых материалов.

САН расположился между полистиролом обычного назначения и акрилом. Содержит он приблизительно 25% акрилонитрила, если исходить из веса. Именно этот компонент выступает в качестве вещества, улучшающего свойства САН по сравнению с обычным полистиролом.

С дополнением полистирола акрилонитрилом, соответственно, с получением САН, такие качества, как ударовязкость, прочность, сопротивление ползучести и т.д. усовершенствовались. При этом без изменений остается прозрачность. САН имеет идентичную максимальную прозрачность, как и в случае с акрилом. Физические свойства гораздо выше, чем у акрила. Немаловажно, что эти свойства сохраняются даже в процессе активной эксплуатации при температуре +55.

Простыми словами САН – это инновационная альтернатива акрила, который можно использовать в большинстве случаев. Но не будем скрывать, что стойкость к ультрафиолетовому излучению при долговременной эксплуатации немного ниже. Тем не менее, несмотря на столь великолепные особенности и характеристики нового пластика, производителями продукции из пластика он осваивался достаточно долго.

Основная причина этого – технические особенности, мешающие использовать материал в масштабном многосерийном производстве. Правила нагрева этого вещества по технологии, как и у обычного полистирола, т.е. плавнопереходящий нагрев от стеклования к размягчению. А вот формовка происходит по принципу формовки акрила – очень медленно, обволакивая, изначально нагретой матрицей до +85 градусов.

Особенности остывания – с жестко контролируемой скоростью. Более того, приемлемым вариантом является двухскоростной режим остывания в зависимости от температуры. Если не учесть эти нормы и провести режим остывания, не соблюдая его, пластик имел специфическую «напряженность», а готовое изделие из него быстро растрескивалось.

Производителям очень сложно было соблюсти данный режим, используя стандартные устройства термоформовки, так как у них отсутствовали специальные средства измерения температуры изделия. В данном случае необходимо было применять радиационные средства.

Что изменилось сегодня

На сегодняшний день специалисты, исследующие технологию производства полимерного материала, зашли в своих разработках намного дальше и смогли повысить качество и технологичность материала. Сотворили чудо специальные полимерные добавки. Теперь с САН могут работать не только высокопрофессиональные специалисты, но и начинающие технологи и даже на простом самодельном оборудовании формования пластика.

Это не могло не порадовать технологов разработчиков, так как теперь САНом можно заменить акрил в определенных сферах, соответственно, появилась возможность существенно сократить производственные расходы. Так как САН не требует, как акрил после термоформовки проведения дополнительных процедур длительного отжига при определенной температуре. Значит, производственный цикл сократится практически в три раза.

Сравнительный анализ САН с акрилом и полистиролом

Если САН сравнивать с полистиролом GPPS, то первый материал наделен:

• идеальной ударопрочностью;
• неподверженностью к истиранию;
• высоким показателем теплостойкости;
• не подверженностью к влиянию ультрафиолетового излучения – не будет желтеть на протяжении 10-ти лет.

В сравнении с акрилом САН обладает:

• хорошим показателем прочности и жесткости;
• улучшенной термопластичностью. Это позволяет существенно расширить сферы применения материала;
• повышенной стойкостью к воздействиям извне, например к УФ-излучению, климатическим и атмосферным явлениям и т.д.

Таким образом, рекламную продукцию, произведенную из САН, можно эксплуатировать на открытом воздухе очень долгое время. Продукция не потеряет первоначальных свойств, светотехнических и качественных характеристик.

Если выделять еще преимущества САН, то нельзя не сказать о стоимости пластика. Цена листового САН находится на среднем уровне между стоимостью полистирола и акрила.

САН немного дороже полистирола, но при этом дешевле акрила. По внешним признакам материал практически не отличается от акрила. Это касается и вида, и прочности, и ударостойкости. Т.е. простыми словами полистирол, акрил и САН – это взаимозаменяемые материалы. Это предопределило популярность САН для применения в рекламных технологиях, как доступный по цене, прозрачный и молочный листовой акрил.

Но только если это САН европейского производителя указанного в начале статьи.

Что касается остальных преимуществ САН, то можно выделить такие факторы:

• прекрасная химическая устойчивость к влиянию жиров, масел машинных, растворов щелочей, кислотных растворов, отбеливающих и моющих средств;
• листы САН обладают способностью склеиваться между собой, а также их можно склеивать и с акрилом, и с полистиролом;
• поддается химполировке или торцовке.
• нейтральный к накоплению статического заряда, даже в случае если лист САНа предумышленно зарядить коронным разрядом, то на протяжении нескольких часов от него не останется ничего.

Отметить стоит и то, что материал растворяется в ацетоне, этилацетате, хлороформе, бензоле и в некоторых других средствах.

Подводя итог сравнения, можно выделить такие моменты.

Полистирол отличается от САН:

• более низкой ценой;
• материал поддается формовке, но срок службы листов не превышает 2 лет;
• продукция теряет свои свойства в процессе эксплуатации и внешний вид уже в течение первого года использования;
• для защиты от УФ излучения производители вводят дополнительную защиту листа полистирола посредством нанесения тонкого слоя соэкструзии – добавка стабилизирующая. При этом срок эксплуатации и внешний вид полистирольного листа улучшается, но все равно не выдерживает как САН 10 лет.

Отличительная черта термоформовки САН

Использование листового акрила сопряжено иногда с проблемами в термоформовки изделия. Это связано с особенностью поликристаллической структуры акрила. Поликристалличность – это признак, делящий пластик на два класса по особым свойствам. Признак поликристалличности говорит о наличии в пластике резкого фазового перехода в периоде стеклования и о разной усадке материала в молекулярных цепочках при отвердении.

Акриловые листы после термоформовки наделены определенным напряжением внутри, что и приводит готовое изделие к растрескиванию под нагрузкой или в результате механических обработок. Чтобы удалить влагу адсорбированную и устранить напряженность, нужно для начала термостатировать листы в специальном оборудовании (термокамере) при температуре 70-75 градусов. То, сколько для этого понадобится времени, зависит от толщины листа, количества влаги в листе, техпараметров оборудования и т.д.

После прохождения термовки изделия необходимо выдержать еще и при температуре 60-65 градусов несколько часов, не менее 4. Все эти факторы существенно осложняют процесс производства изделий из акрила, особенно имеющего разную усадку. Более того, к такому акрилу предъявляют очень жесткие нормы к однородности нагрева листа. Из-за этого стоимость листа акрилового достаточно высокая, так как технология производства и трудоемкость увеличивают себестоимость. Такие изделия актуальны, когда необходима высокая надежность готового решения и его максимальный срок эксплуатации.

В каких случаях можно заменить акрил САНом

САН является актуальным решением для термоформовки при производстве изделий, когда можно заменить им акрил. Это касается и технологических свойств материала, и эксплуатационных показателей. Процесс производства продукции из САН более технологичен, простой и недорогой.

Сам материал имеет высокие механические показатели при высоких температурных режимах, пластичен в нагретом виде, дает возможность обрабатывать любыми способами термоформовки. Его не надо сушить, даже несмотря на то, что в разогретом виде он достаточно «тугой», при этом пластичность его никуда не исчезает и прекрасно подходит для формовки даже очень сложных изделий. Он заполняет форму, медленно вытягиваясь, при этом процесс полностью контролируемый. Поэтому может принимать сложные формы матриц.

Высококачественный материал САН обладает разнообразным диапазоном термоформовки в температурном интервале от +130 до +170 градусов. Если процесс происходит в вакууме, то от +165 до +190 градусов. Это позволяет остудить его без риска переохлаждения и сразу же подавать листы из камеры к формовочным машинам.

Получить изделия высокого качества и сложности можно посредством использования более высокого температурного режима и оперативной подачи листа в разогретом виде к матрице. Это необходимое условие для удачной формовки. Немаловажным является и то, что минимальное значение показателя теплоемкости материала САН – 1,3-1,38 КДж/(кг·К) в сравнении с акриловым листом – 1,47 КДж/(кг·К), обеспечивает выигрыш в необходимом количестве тепла для разогрева до нужной температуры. Это говорит о том, что затраты тепловой энергии, соответственно, времени снижаются.

При процессе изготовления серии изделий экономия электроэнергии, трудозатрат позволяет существенно снизить себестоимость готовой продукции, что не может не являться выгодой. Отличительная черта термоформовки материала САН заключается в том, что матрица подогревается до температуры в пределах 65-85 градусов. После получения определенной формы лист не сразу извлекается. Т.е. изделие остается в оборудовании до полного остывания. В случае термоформовки листа САН для изготовления больших изделий берется во внимание термическая усадка материала от 0,4 до 0,7 %, а также необходимость максимально медленного остывания уже готового изделия.

Если не придерживаться таких условий и изделие остынет быстро, то есть вариант возникновения механического внутреннего напряжения в изделии. В результате это скажется на качестве изделия, его прочности. Не исключается возможность возникновения растрескивания и порчи внешнего вида.

Объясняется это тем, что нужная структуризация вытянутых молекул пластика осуществляется на протяжении определенного временного промежутка. Этот временной промежуток остывания определяется путем эксперимента. При этом настроенность такая – толще лист и вытяжка материала медленней остывание.

Полистирол требует отделение от матрицы еще в горячем виде и при положительной термоформовке моментально от точки стеклования, так как в дальнейшем необходима усадка. САН в отличие от него не имеет данного недостатка.

Немаловажно обратить внимание на тот момент, что в местах с максимальной вытянутостью, с недостаточно медленным процессом остывания, особенно там, где минимальная толщина, может пойти растрескивание. Объясняется это тем, что такие места быстрей охлаждаются. Специалисты рекомендуют процесс охлаждения САН дополнительно отработать на определенном изделии, перед тем как запускать производство рекламной продукции.

При производстве единичных образцов и при отсутствии опыта распознавания лучшего режима остывания стоит увеличить процесс охлаждения и провести дополнительную термостабилизацию в специальном оборудовании – в печи. Делать это следует не менее 1-2 часов при температурном режиме 80-85 градусов. Особенно, если изделие сложное и имеет глубокую вытяжку.

Гибка САН горячим способом проводится при помощи разогрева с двух сторон места сгиба листа до температуры от 120 до 140 градусов. Чтобы угол сгиба получился качественным, стоит для начала нагреть сторону угла внутреннюю, а потом внешнюю.

Для определения ширины зоны нагрева существует специальная формула Z (ширина зоны нагрева) = 0,026·Т·α.

Т - толщина листа измеряется в мм;

α – угол изгиба (градусы).

Приведем пример расчета.

Лист САН толщиной 3 мм, угол изгиба 90 градусов. Соответственно, ширина зоны прогрева равна:

Z=0,026·3·90=7 мм.

Если угол изгиба имеет малый градус, например 45 гр., а толщина та же – 3 мм, то лист достаточно нагреть исключительно с выпуклой внешней стороны изгиба. Нагреватель от листа располагается на расстоянии, выбранном с учетом его вида, показателя мощности, размера, простоты и удобства использования.

Чем ближе расположить к поверхности нагреватель, тем быстрей будет осуществлять разогрев. Однако стоит учесть, что есть возможность неоднородного разогрева из-за дисперсии температуры вдоль нагревателя. Зона, которую не надо нагревать, должна быть экранирована металлическими листами с зеркальной либо гладкой поверхностью. Это обеспечит лучшее отражение теплового излучения. Можно экранные листы охлаждать водой, которая протекает по припаянным трубкам.

Технические характеристики

Основные сравнительные теххарактеристики пластика САН Barlo, экструдированного акрила ALTUGLAS EX и полистирола Barlo PS приведем в таблице дальше, а пока отметим основные характерные признаки.

САН жестче, чем его сравниваемые аналоги, оказывает большее сопротивление изгибу. Стойкий при нанесении ударов, находится на промежуточной точке между акрилом и полистиролом по твердости. Для САН коэффициент оптического пропускания находится в пределах 90,4. Это объясняется тем, что прозрачность пластика имеет большой коэффициент преломления. Чисто геометрическая оптика дает такой коэффициент пропускания.

Для полистирола этот показатель находится в пределах 89,9, для акрила – 92,4. Принимая во внимание условную разницу экспериментального коэффициента пропускания от теоритического, стоит отметить, что САН ближе к акрилу.

Условная разница показателей:

• у акрила 0,43%;
• у САН 0,44%;
• на 1% меньше чем у полистирола.

Значение данных показателей указывают, насколько пропускная способность материала хуже теоретических показателей. Разница указывает поглощение света и рассевание внутри материала.

Листы САН бывают разнообразными, тонированными и светорассеивающими, коэффициент светопропускания от 30 до 40%. Имеют глянцевую поверхность с двух сторон, защищаются пленкой полиэтиленовой, покрывающей полностью лист с двух сторон.

Обратите внимание на такой момент. Если на листе есть защитная пленка из бумаги, это лист, произведенный в Китае. Объясняется это тем, что достоверно известно, что защита бумагой европейскими брендами не применяется, потому что это несоответствие европейским стандартам. Верхний слой листа САН очень устойчив к царапинам и повреждениям листа, при этом так же, как и акрил либо полистирол, не является устойчивым к вандализму.

На лист легко нанести аппликационные самоклеющиеся пленки любого типа, прекрасно ложится на лист и печать, произведенная трафаретным или офсетным способом. Но стоит предварительно провести испытания САН при печати сольвентными чернилами по полному циклу. Это рекомендации производителя, так как определенные растворители, содержащиеся в чернилах, могут взаимодействовать с компонентами пластика. САН не отличается значительно от акрила и полистирола по механической обработке. Его можно распиливать, разрезать, лазером в том числе, рассверливать, фрезеровать. А вот принцип обработки и инструменты для этого следует выбирать тщательно, учитывая рекомендации самого производителя. Все же от акрила при механической обработке САН отличается, он может расколоться, если превысить скорость реза, сверления или фрезеровки.

Таблица 1. Сравнительные технические свойства стиролакрилонитрила (САН) Barlo SAN с полистиролом Barlo PS и экструдированным акрилом Altuglas (компании ATOFINA)

Учитывая высокую жесткость пластика САН сгибание холодным способом возможно только при таких ограничениях, как небольшой радиус изгиба, не превышает величину равную 150 толщины листа.

Если стоит вопрос в склеивании для производства сложных изделий, элементы из пластика САН могут быть соединены между собой при помощи определенного клеящего вещества. Например, COSMOFEN PMMA или двухкомпонентного ALTUGLAS Р 10. Эти средства не дают пузырчатости. Есть возможность воспользоваться цементом на базе растворенного пластика, который образуется на листе при воздействии определенных растворителей.

Растворители должны быть органическими, например, ацетон, метиленхлорид, хлороформ, дихлорэтан, метилэтилкетон и их смеси. Прочного соединения можно достичь, используя 300 гр. смеси мелкоизмельченного пластика САН на 1 литр смеси метилэтилкетона и толуола в пропорции 50/50. Отвержение в данном случае будет более длительным, так как растворители в такой смеси испаряются достаточно медленно и способны частично растворить основу листа. Для хорошей адгезии стоит создать тонкий слой и удерживать элементы между струбцинами. Но ни в коем случае нельзя не сжимать элементы зажимами пружинными или ставить под пресс.

Если необходимо САН соединить с другими видами пластика, применение обычных растворителей не всегда может дать желаемый эффект. Может создасться избыточное напряжение механического характера там, где соединяются детали. Также в этих местах может проявиться пожелтение в результате длительного воздействия солнечных лучей. В данном случае лучше выбрать клей на базе цианоакрилата или на базе полиуретана.

Использование

Успешное применение САН в рекламных технологиях при производстве разнообразных изделий – уже давно понятный факт. Там, где применимы полистирол или акрил, всегда можно применить и САН. Применяют материал для изготовления изделий наружной рекламы, например, вывески, щиты, указатели, стойки, посты и т.д. Нашел свое применение САН и в световой рекламе для производства лайтбоксов – световых коробов, ситилайтов и иных изделий с тыльной подсветкой.

Остекление зданий также без внимания не осталось. Например, САН может быть применим в интерьере, в качестве прозрачных перегородок, барьеров для зонирования помещения и т.д. Стоит выделить, что имеет САН и особенное назначение, где невозможно использовать ни акрил, на полистирол. Например, для производства таких конструкций, которые контактируют с водой. Так как при тестировании пластик проявил стойкость в контакте с водой, в том числе и кипятком. Он имеет прекрасные технические и эксплуатационные характеристики.

Применяется материал в качестве соэкструдированного полимера наряду с иными полимерами – ПВХ, АБС. Это позволяет придавать изделиям прочность, стойкость к УФ, жесткость и стойкость к химической среде. Еще это дает возможность усовершенствовать показатели термоформовки.

Достаточно часто САН применим в качестве базы для добавок окрашивающих пигментов, внедряемые в иные виды пластика.

Если говорить более конкретно, то САН используют при изготовлении:

• декоративной оснастки ванной комнаты, дверей и душевых кабинок;
• косметических упаковок;
• устройств рециркуляции и переливания крови;
• устройств «искусственная почка»;
• специальной медицинской и пищевой посуды;
• приборных кнопок, зажимов, фиксаторов;
• мебельных полок, ящичков, дверей применимые в медицине;
• корпусов фильтров для воды и т.д.

Существенно расширить возможности любого производителя позволяет не только наличие знаний, но и практические навыки, освоение инновационных, современных технологий изготовления продукции с применением новых, разнообразных материалов.

Очень важно для компаний-производителей оценить не только возможность применения САН, но и возможность увидеть потенциал развития компании и конкуренции в данном сегменте.

Применение САН в новых разработках позволяет упрочнить свои позиции на рынке, приобрести определенную стабильность, а также обеспечить гарантию надежности продукции, приобрести дополнительный уровень свободы и гибкость в решениях большого количества вопросов. И самое главное – полностью удовлетворить запросы и требования компетентных клиентов и заказчиков. Как видите, данная продукция заслуживает нашего с вами внимания. За счет прекрасных технических и эксплуатационных характеристик она получает все более широкое распространение. Ее преимущества оценили многие. Стоимость данной продукции вполне доступная, поэтому она востребована.