Műanyagok megmunkálása

Hajlítás melegen

Mint azt már az előző cikkünkben említettük, a különféle műanyagok az adalékok és módosított gyártási folyamatok eredményeként változtatják tulajdonságaikat. Ezért nehéz a különböző anyagok azonosítása, és legalább ilyen nehéz meghatározni ezeknek az anyagoknak pl. az olvadáspontját. Márpedig a hajlítás szempontjából nagyon fontos lenne ez az adat. A hajlításhoz ugyanis fel kell melegítenünk magát az anyagot, de csak annyira, hogy az képlékennyé váljon.
A hajlítás házilagos kivitelezése kényes és eredményességét illetően kétesélyes művelet, amely vagy sikerül, vagy nem. Legalábbis első nekifutásra. Ha sikerül eltalálnunk az anyag meglágyulásához szükséges ideális hőfokot, akkor ezen felül még megfelelő formára is szükségünk lesz, továbbá a művelet során gyorsan, pontosan illesztve kell dolgoznunk. A különféle műanyagok ugyanis viszonylag gyorsan megdermednek, és az első kísérletek során gyakorlatlanságunk miatt elkövetett hibákat újrahevítésük után sem mindig sikerül megszüntetni. A hajlításhoz általában 100 fok feletti hőmérsékletekre van szükség, ezért a hajlítást mindig vastag bőrből, bélelt textíliából készült munkakesztyűben végezzük.
Mivel nem ismerjük a hajlítandó anyag képlékennyé válásához szükséges hőfokot, ezt próbák során hőlégfúvóval kísérletezzük ki. Legelőnyösebb a beállítható hőfokú pisztoly, pl. a Steinel HL 2005 E típusú (1), de az egyszerűbbek is megfelelnek a céljainknak. Ezen kívül használhatunk beállítható hőfokú sütőt, vastagabb fóliákhoz pedig hőfokszabályozó vasalót. A beállítható hőfokú elektromos sütőben nagyobb darabok felhevítésére is mód nyílik, de ilyenkor az egész anyagfelületet felhevítjük, ami olykor megnehezíti magát a hajlítást. Ha jól határoztuk meg a lágyuláshoz szükséges hőfokot és hevítési időt, akkor a beállítható hőfokú sütővel tudjuk a legideálisabban átmelegíteni a hajlítandó műanyagot, ami különösen a nagyobb daraboknál előnyös.
A hőlégfúvó használata nehezebb, mert kritikus lehet, hogy milyen távolságból, és mennyi ideig fújjuk a műanyag munkadarab felületére a forró levegőt. Továbbá az sem lényegtelen, hogy a szélesebb munkadaraboknál jobbra-balra mozgatva kell az anyagot teljes szélességében felmelegítenünk. A terelő fúvóka szélessége ugyanis általában csak maximum 80 mm. Ennél szélesebb anyagot hosszabb ideig melegítve, vízszintes mozgatása közben hevíthetünk fel a kellő hőfokra. Ez azonban hosszabb időt vesz igénybe, mert a meleg levegő áramából kikerülő felületrész hőt veszít, amit az ide oda mozgatott hőlégfúvóval kell pótolnunk. Mivel a műanyagok rossz hővezetők, a nem melegített felületeken bekövetkező folyamatos hőveszteséget hosszabb és a kelleténél kissé magasabb hőfokú levegő türelmes ráfúvásával tudjuk csak pótolni. Azonban arra nagyon ügyeljünk, hogy milyen mértékben növeljük a hőfokot, különben az anyag felülete megolvadhat, sőt esetleg túl is hevülhet anélkül, hogy teljes vastagságában képlékennyé válna. Ez pedig esetenként tönkre is teheti a munkadarabot. Előgyakorlással azonban ezt elkerülhetjük, és akkor „élesben” már kevésbé lőhetünk túl a célon.
A hajlításoknak számos formájáról beszélhetünk, ám a leggyakoribbak a szögbe és ívbe hajlítások. A szögbehajlításnál mindig anyagvastagságnyi a hajlítási sugár, és maximum 5 mm-es anyagvastagságig próbálkozhatunk ilyen hajlításokkal. Mivel a műanyagok rosszul vezetik a hőt, csak a művelethez feltétlenül szükséges felületüket lágyítsuk meg. Ezt úgy érhetjük el, hogy a munkadarabot úgy fogjuk falapok közé, hogy csak a hajlításhoz szükséges felülete maradjon szabadon. Ez már csak azért is előnyös, mert így garantáltan sík marad a lefedett rész, a hajlítás műveletét pedig egyszerűbben végezhetjük el. Az ilyen hajlításokhoz célszerű oldalt megvezetett sablont készítenünk. Ezzel egyben az élre merőleges hajlítást is biztosíthatjuk. A sablon élét a hajlítás vonalában, megfelelő sugárban mindig kerekítsük le. A lehajlítandó anyagrészre alulról csak vékony anyagot fogassunk fel, mert pl. a derékszögbe hajlítást a felfogott vastag anyag jelentősen akadályozza.
Ha a szögbehajlításokhoz sütőben melegítjük elő az anyagot, akkor csak a hajlításhoz szükséges felület maradjon szabadon, és amint meglágyult a munkadarab, a sütőből kivéve azonnal hajlítsuk le a sablon sarkán. Hajlítás közben az anyagot kissé húzzuk szét, hogy kellően ráfeszüljön a sablon lekerekített egyenes élére.
Az ilyen hajlítást hőlégfúvóval felmelegítve könnyebben elvégezhetjük (2). Ebben az esetben a hajlító sablont fogassuk fel egy asztal szélére, és a műanyag munkadarabot a hajlítás helyén hagyjuk szabadon. Ha a munkadarab szélesebb a fúvókánál, akkor a pisztolyt lassan ide-oda mozgatva igyekezzünk egyenletesen felhevíteni a szabadon hagyott anyagsávot. Amint azt érezzük, hogy az anyag kezd lágyulni, a hevítést óvatosan folytassuk, mert a vékonyabb anyagok ezután viszonylag hamar elérik a hajlításhoz szükséges képlékenységüket, és a kelleténél jobban meglágyult anyagokkal nehezebb bánni. A darab befogott szabad végét ilyenkor egy határozott mozdulattal hajlítsuk le (3). Közben most is húzzuk lefelé az anyagot, nehogy a hajlítás közben egyenetlenségek, kisebb deformációk alakuljanak ki a felületén. Ezeket a kisebb, szabálytalan gyűrődéseket ugyanis nehéz utánhúzással korrigálni.
Nagyon vigyázzunk tehát a melegítésre, hogy az anyag csak képlékeny maradjon. A túlmelegedésre minden anyag másként reagál. A sztirol előbb megolvad, majd szenesedni kezd, a pvc, plexi szemcsésen habossá válik a túlhevítéstől, a polietilén pedig hirtelen megnyúlik, a széleken behúzódik, majd elszenesedik. Ha viszont még nem elég képlékeny az anyag, és ennek ellenére alakváltoztatásra késztetjük, akkor szinte minden hőre lágyuló műanyag a hajlítás vonalában előbb kifehéredik, az átlátszók pedig opálossá válnak. További erőltetésre el is törnek, a lágyabbak behasadnak. Ha tehát kifehéredő csík keletkezik a hajlítás vonalában, akkor a műanyagot feltétlenül tovább kell melegítenünk. Az az ideális állapot, ha a műanyag könnyen, szinte a saját súlyától kezd lehajlani. Az ennyire képlékennyé tett műanyag munkadarabokat már a kívánt szögbe hajlíthatjuk, anyaguk pedig egy-két perc múlva újból teljesen megszilárdul. Arra azonban ügyeljünk, hogy hajlítás után már ne mozgassuk a munkadarabot, mert ekkor még deformálódhat egy meggondolatlan mozdulatunkra.
Más esetekben viszont nagy sugárban, esetleg félkörívben meghajlított darabokra lenne szükségünk. Az ilyen hajlításokra is mód van, csak ehhez megfelelő méretű és tökéletes simaságú formázótestre van szükségünk. Ilyenkor azonban nagyon lényeges a munkadarab pontos tájolása, különben a meghajlított palást nem lesz biztosan merőleges az élekre. Hajlítás közben ugyanis könnyen elcsúszhat az anyag, és ezt csak később vesszük észre.
Ennek lehetőségét célszerű a minimumra csökkenteni, amihez csak néhány vezetékvonalat kell fedésbe hoznunk. Ilyen esetekben számoljuk ki, hogy mekkora a munkadarab meghajlítandó részének külső felülete, és a „hőpajzsként” használt falapokat ennek megfelelően fogassuk fel a műanyag darabra. A középfelezőt alkoholos filctollal húzzuk be, majd a formázótest palástján is húzzunk egyenes vonalat (4), és a két jel függőlegességét a sík lapra helyezett darabokon ellenőrizzük (5). A hengeres tárgyat satuba, vagy csavaros szorítóval asztal szélére úgy fogassuk fel, hogy a bejelölt vonalat jól láthassuk, és a hajlításhoz is legyen elég szabad helyünk. A munkadarab szabad felületét sütőben, vagy hőlégfúvóval egyenletesen lágyítsuk meg (6), majd a képlékennyé vált részt a már bejelölt vonal segítségével illesszük pontosan a formahengeren levő vonalra. Az egyenes részeknél fogva az anyagot szinte a hengerre húzva hajlítsuk meg a kívánt ívben (7). Közben ügyeljünk arra, hogy a két vonal mindig fedje egymást, és akkor a hajlított rész palástja is merőleges lesz az élekre. Ha pedig a hajlítási szöghöz tartozó ív hosszát is feljelöljük, akkor ezen jelek alapján nagyon pontosan a kívánt alakra hajlíthatjuk a munkadarabunkat.

Ragasztások 

A hőre lágyuló műanyagok többé-kevésbé jól ragaszthatók. A ragasztást azonban nem csak javítás céljából alkalmazhatjuk, segítségével bonyolultan tagolt műanyag fődarabokat is készíthetünk, ha a kiálló részeket különálló darabokként alakítjuk ki, majd ragasztással rögzítjük a helyükre. A ragasztás számunkra tehát igen fontos művelet, de műanyaga válogatja, hogy melyikhez milyen ragasztószerre van szükségünk, és a rögzítés mellett még réskitöltési feladatot is el kell-e látnia.
Egyszerűbb a helyzet, ha két anyagot hézagmentesen kell összeerősítenünk. Az a legjobb ragasztás, ha feloldjuk magát az összeerősítendő anyagokat, majd összepréselve hagyjuk a feloldott anyagrészből elpárologni a már szükségtelen oldószert. A felületén feloldódott anyag így szinte teljesen öszszeépül, szinte összeheged. A szorosan összesimuló felületeknél elég egy cseppnyi oldószer, amely a kapilláris elv alapján szétfut az érintkező anyagrészek között, és méretváltozás nélkül nagyon szilárd kötést eredményez.
Két eltérő műanyagot azonban ilyen módon nem mindig lehet azonos oldószert alkalmazva szilárdan összeragasztanunk. A kötés szilárdságát sok esetben azonos anyag mellett a különféle adalékok is befolyásolják, pl. a reciklizált (újra feldolgozott) polisztirolok összeragasztásakor nem lesz elég erős a kötés, ha az újrahasznosított anyag szerkezete nem elég homogén, vagy nem esik át alapos tisztításon. Más esetekben kellő oldószer híján nagy felületi tapadást biztosító ragasztókat használhatunk, amelyek szerencsés esetekben akár két különböző összetételű műanyagot is képesek szilárdan összeragasztani.
A leggyakoribb hőre lágyuló műanyagok oldószerei ismertek, ám nem egy beszerzése nehézkes, esetleg méregengedély is szükséges hozzá. Szerencsére vannak más oldószerek is, amelyekkel a ragasztásukat elvégezhetjük. Az alábbiakban felsoroljuk ezeket, és mellettük a használható ragasztószereiket is megemlítjük.
Mivel az oldószerként használható szerek legtöbbjének a beszerzése elég nehézkes, az új, speciális ragasztók pedig kis tételben nem kaphatók, a kiskereskedelemben beszerezhető ragasztók valamelyikével célszerű megoldani a ragasztási feladatokat.
Mindegyik ragasztóra vonatkozó szabály, hogy nem célszerű túladagolni őket, és a belőlük elpárolgó oldószert sem ajánlatos beszippantanunk. A résekbe, repedésekbe tű végéről adagolva juttassuk be, majd ha lehet, csavaros szorítóval préseljük össze a darabot. Másnap az esetleg kitüremkedett anyagot már szintbe reszelhetjük.
Különféle anyagú darabok esetében próba során győződjünk meg arról, hogy mindkét anyagot oldja-e a ragasztó, ellenkező esetben a pillanatragasztók valamelyikét használjuk, amelyekkel a legtöbb eltérő összetételű anyagot is egymáshoz tudjuk ragasztani. A gyors ragasztásokhoz megfelelő konzisztenciájú pillanatragasztókat használjunk, de azzal számoljunk, hogy ezekből a ragasztókból elpárolgó gőzök a víztiszta, átlátszó sztirolok közvetlen környezetében dérszerű foltokban csapódnak ki. A kötés szilárdsága pedig csak akkor megfelelő, ha szinte résnélküli a darabok illeszkedése, felületük zsírtalanított, és mechanikailag kissé feldurvított. A pillanatragasztók szinte minden műanyagot jól összeragasztanak, amelyeknek nem zsíros tapintású a felületük, mert ezeket hiába érdesítjük fel, a ragasztónak nem lesz megfelelő a tapadása.
A fenti kritériumok a kétkomponensű műgyantaragasztókra is érvényesek. Ám ezek alkalmazásánál a pontos adagolásra és az alkotórészek megfelelő összekeverésére is figyeljünk oda, mert ezek jelentősen befolyásolják a kötőanyag, ezáltal a kötés szilárdságát.
Maga a ragasztás művelete sem olyan egyszerű, mert a darabokat a megfelelő szögben egymáshoz kell erősítenünk. Erre a különféle erős ragasztószalagokat célszerű használnunk. A lapokat általában egymásra merőlegesen kell beállítanunk, amit derékszög segítségével végezzünk el, illetve ellenőrizünk (8). A lapok alkotta sarkokba ezt követően injekciós tű segítségével juttassuk be a ragasztószert. Ehhez természetesen hígfolyós oldószer szükséges, amit nagyobb darabok ragasztásához ugyancsak injekciós fecskendőbe célszerű felszívnunk. Ebből könnyebb folyamatosan a tű segítségével a sarok teljes hosszában a felületek közé juttatni (9). A ragasztószer plexi esetében lehet kloroform, sztiroloknál pedig üveges modellragasztó folyadék. A plexihez használhatunk pillanatragasztót is, ám akkor vastag tűt használjunk, amit közvetlenül a tubus csőrére húzzunk rá (10).
A ragasztó adagolása akkor megfelelő, ha a folyadék teljesen benedvesíti az összeérő felületeket. Átlátszó anyagoknál ezt a folyamatosan üvegessé váló felületek jelzik (11). A foltos ragasztási csík pedig az egyenetlenül érintkező felületekre figyelmeztet. Pillanatragasztó rátöltésével ezt a hibát még orvosolhatjuk, de más híg oldószer pl. a plexinél erre nem alkalmas. A viszonylag könnyen oldódó sztiroloknál ez nem okoz gondot, mert az oldószer feloldja a kiálló részeket, és összepréselve legfeljebb oldalra türemkedik ki a felesleges anyag. Ilyen esetekben legalább 24 óra szükséges az oldószer teljes elpárolgásához és a kellő szilárdságú kötés kialakulásához. A darabokat összepréselő szorítókat csak ezt követően szabad eltávolítani.
Nagyobb felületű ragasztásoknál, főként átlátszó anyagú munkadaraboknál ezek egysíkúságát még ragasztás előtt vízzel beinjektálva ellenőrizzük (12). A darabokat viszont csavaros szorítókkal összefogva ajánlatos egymáshoz szorítanunk (13). A pillanatragasztók használatakor a felületeket ajánlatos finoman fel is csiszolni, és csak portalanítás után zsírtalanítsunk. Plexi anyagoknál ez azért is fontos, mert a tükörsima felületek könnyen elmozdulhatnak egymáson. Az így elmattult felületek a ragasztó hatására kifényesednek, és a kötés is szilárd lesz.
A kétkomponensű ragasztók közül lehetőleg az átlátszó anyagúakat válasszuk, különösen az átlátszó műanyagokhoz és akkor, ha réskitöltésre is szükség van. Ám mivel most a ragasztó anyaga sűrű, a jól adagolt és összekevert masszát kis spatulyával, vagy kenőlappal terítsük fel a ragasztás finoman felborzolt helyére. A munkadarab felületét ajánlatos ragszalaggal lehatárolva védeni a ragasztóanyag szétkenődésétől. A beállított és szorosan összefogott darabokat hagyjuk 24 óráig pihenni, hogy kialakulhasson a megfelelő szilárdságú kötés közöttük. A felesleges ragasztóanyagot azonban közvetlenül az összeszorításuk után húzzuk le a ragasztás helyéről, mert később erre már nem lesz módunk a felület felsértése nélkül. A megszilárdult ragasztóanyag fényes felületű kötést eredményez, és alkalmas különféle műanyagok nagy felületen történő összeragasztására is (14). Az ilyen kötések szilárdsága azonban eltérő lehet, ezért előtte érdemes próbaragasztással ellenőriznünk a kötés minőségét.

Polisztirol: aceton, benzol, etil-acetát, szén-tetraklorid, tetraklór-etán, toluol, triklór-etilén, xilol. Ragasztójaként használható bármely folyékony műanyagmodell ragasztó, vagy sűrű, ún. sztirolcement, ami töltőanyagot is tartalmaz.

PVC: amil-acetát, diklór-etán. bármely kereskedelemben kapható PVC-ragasztó alkalmas a ragasztására, ha alaposan zsírtalanítjuk a felületüket.

PVA (poli-vinil-acetát): aceton, amil-acetát, benzol, diklóretán, den. szesz, toluol, triklór-etilén, xilol.

Plexi (polimetil-metakrilát): metil-acetát, tetraklór-etán, toluol, xilol chloroform. Ragasztásához diklór-metán és finom plexipor elegye, khloroform, ciánakrilát, illetve kétkomponensű epoxi műgyanta használható.

Acetil-, nitró-, ill. etilcellulóz: aceton, etil- és metil-acetát mind a három anyagot oldja, ezen kívül a toluol és a xilol csak az etilcellulózt oldja. Összeerősítésükhöz oldószeres ragasztót, és pillanatragasztót használhatunk.

Polietilén: ez a műanyag csak 60 fok felett oldható benzollal, toluolal és xilollal. Ragasztása otthoni körülmények között kielégítően nem megoldható, legfeljebb csak hegesztésével lehet kísérletezni.