Polystyren je dnes běžně používaným materiálem, nejvíce jej najdeme ve stavebnictví pro zateplení budov. Používá se ale také například v modelářství, nábytkářství i jako dekorativní materiál. Při práci s polystyrenem se vždy dostaneme do místa, kdy je potřeba polystyrenový blok upravit do požadovaného tvaru. Pokud zabrousíte do diskusí na internetu, dozvíte se, že polystyren lze řezat několika způsoby.
Tradiční metody řezání polystyrenu a jejich nevýhody
Při řezání polystyrenu se však neobejdeme bez velkého množství odpadu v podobě odlétajících kuliček a prachu. Vyříznout do obložené zdi žlábek pro zabudování třeba elektrických kabelů není pro řemeslníka vůbec nic příjemného. Nebo to jde i jinak?
Řezání ruční pilkou či nožem
Při použití ruční pilky či nože budou okraje řezu roztřepané a otrhané. Navíc způsobíme okolo sebe velký nepořádek, protože od nás budou odlétat částečky lehkého materiálu, které se i při nepatrném vánku rozletí do širokého okolí. A zkuste si touto metodou vyříznout žlábek pro usazení elektroinstalace.
Pokud neřežete polystyren často a ve velkém množství, postačí vám k tomu obyčejný odlamovací nůž či pilka. Pilku ale používejte s jemnými zuby. Vhodná je například pilka na železo. Pilou na dřevo s velkými zuby sice také polystyren uřežete, řez však bude roztřepený a naděláte spoustu nepořádku. Použití odlamovacího nože je o něco efektivnější, ovšem nelze s ním přesně řezat desky o větší tloušťce. Hodí se tak na řezání polystyrenu menších tlouštěk například na zateplení ostění oken, dveří apod. Řezání klasickou pilkou, nebo nožem z polystyrenu odletují kuličky na všechny strany. Kuličky se navíc pěkně elektrizují a třeba na koberci pak drží jako přilepené a ne a ne je dostat pryč. Nehledě na to, že samotný řez vypadá příšerně. Jediným řešením, jak polystyren řezat za studena, je opravdu velmi velmi ostrý nůž (ideálně s výměnnou čepelí). I tak je nutné řezat opatrně a hlavně pomalu. A na řezání silnějších desek a bloků můžete stejně zapomenout.
Řezání elektrickou pilou nebo úhlovou bruskou
Při použití elektrické pily (např. přímočarky) se sice dostaneme ke skoro přesnému řezu, ale bohužel se neobejdeme bez odlétajících částeček. Polystyren lze řezat také přímočarou pilou či úhlovou bruskou s řezným kotoučem. Stejně jako při řezání polystyrenu odlamovacím nožem či ruční pilkou jste limitováni délkou listu pily nebo průměrem řezného kotouče, který má na většině hobby bruskách průměr 125 mm.
Čtěte také: Žáruvzdorný beton: postup
Tavné řezání polystyrenu - ideální řešení
Nejvhodnějším a nejvíce doporučovaným způsobem řezání je řezání odporovým drátem. Zbavíte se prachu a řezání se stává jednoduchou záležitostí. Takové udělátko s použitím např. autobaterie si doma vyrobí šikovný kutil sám, profesionál si pořídí něco kvalitnějšího i spolehlivějšího - tavnou řezačku.
Princip fungování tavné řezačky
Principem tavného řezání je průchod elektrického proudu přes řezací odporový drát či nůž, který je tímto rozžhaven a řezaný materiál je ve skutečnosti taven. Díky tomuto způsobu se však dá z jinak netvárného materiálu vytvořit i zaoblené tvary s čistými zakončenými hranami. Při vedení řezu je důležitá především teplota odporového drátu či nože, rychlost řezu nelze ve většině případů ovlivnit, jelikož při průchodu nože řezaným materiálem dochází k jeho chladnutí. Vytvarování žlábku do polystyrenového obložení tedy může být velice jednoduchá a čistá záležitost. Vytvarovat lze i zaoblené rohy či například číslice nebo písmena.
Mnohem lepší je řezání za tepla. K tomu obvykle slouží tzv. odporová pila. Místo pilového plátku je v pile upnutá struna z odporového nebo ocelového drátu, která je připojena na zdroj napětí a proudu. Průchodem elektrického proudu dojde k ohřátí struny a ta pak proniká polystyrenem jako nůž máslem. A co je hlavní: je to rychlé a bez jakéhokoliv bince kolem. Žádné piliny, žádné kuličky, prostě nic než čistý řez.
Nejlepšího a nejpřesnějšího řezu docílíte použitím odporové řezačky na polystyren. Konstrukce zařízení je jednoduchá, funkce je založena na principu odporového drátu, kterým prochází proud. Drát se rozžhaví na požadovanou teplotu a polystyrenem poté prochází velmi jednoduše. Nespornou výhodou řezačky na polystyren je to, že lze tímto způsobem docílit přesného a rovného řezu bez roztřepených okrajů. Odporovou řezačku na polystyren využijete především tehdy, když pracujete s polystyrenem často, nebo když zateplujete velkou plochu.
Typy tavných řezaček
Jednotlivé typy řezaček se také liší způsobem, jakým dochází k jejich ohřevu. Takový ruční nástroj je napájen buď přímo z elektrické sítě, nebo pro profesionální použití vhodnějším napájením přes externí zdroj, díky kterému je možný nepřetržitý provoz řezačky. Při výběru typu řezačky je nutno myslet na to, pro jakou práci budeme nástroj používat.
Čtěte také: Podzimní dekorace z betonu
- Ruční řezačky využijeme při rychlém a precizním řezu. Díky ručnímu způsobu užití je možno dosáhnou vysoké přesnosti a variability. Slouží nejen pro řezání desek tloušťky až 250 mm, ale lze je využít i pro vyřezávání různých prostupů, drážek, nepravidelných tvarů apod.
- Samostatně stojící řezačky (stacionární) se využívají zejména pro vícečetnou práci, jakou je například řezání polystyrenových bloků. Umožňují řezat polystyrenové bloky až do výšky 35 cm a šířky 105 cm. Vzhledem k tomu, že maximální délka polystyrenových desek je 100 cm a výška zpravidla do 250 - 300 mm, lze na takové řezačce řezat prakticky veškeré dostupné polystyrenové desky.
- Výrobní řezačky jsou užívány např. pro formátování velkých bloků.
- Stavební řezačky jsou používány, jak už nám napovídá jejich název, na stavbách - tedy například řezání zateplovacího polystyrenu o různých tloušťkách.
- Hobby řezačky, modelářské řezačky a jiné. Ty používáme např. při vyřezávání různých jemných tvarů, zaoblin a výřezů.
Využití tavných řezaček pro jiné materiály
Tavné řezačky však nejsou vhodné pouze pro řezání polystyrenu, ale i k řezání dalších materiálů, jako je např. styrofoam a další pěnové hmoty, ABS, EPDM pryže, odlehčený polystyren EPS, polymery PA, PE, PP, PU, PVC a další. Obecně jsou tavné řezačky vhodné zejména pro řezání polotovarů, zatavení obrobků, odstraňování otřepů lisovaných dílů, výrobu těsnění, oddělování vtokových kanálků, řezání fólií za tepla, začišťování dílů interiéru v automobilovém průmyslu, zpracování izolačních materiálů, modelování polystyrenu, začišťování látek, řezání textilních pásek, řezání gumy atp. Na tavné řezačky můžete zakoupit různé náhradní čepele a broušené planžety, které jsou vhodné např. pro řezání polotovarů, zatavení obrobků, odstraňování otřepů lisovaných dílů, výrobu těsnění, oddělování vtokových kanálků, řezání fólií za tepla, začišťování dílů interiéru v automobilovém průmyslu, zpracování izolačních materiálů, začišťování látek, řezání textilních pásek, řezání gumy, modelování polystyrenu a mnoho dalších aplikací.
Výroba vlastní tavné řezačky polystyrenu
Pokud se vám nechce utrácet za drahé stolní přenosné řezačky, ale přitom vyžadujete přesnost práce, můžete si řezačku na polystyren vyrobit svépomocí. Stačí být zručný a mít alespoň základní znalosti z elektrotechniky. K sestrojení primitivní řezačky vám postačí odporový drát, pár dřevěných prkýnek a zdroj elektrické energie.
Komponenty pro výrobu řezačky
Připravte si polystyrenovou desku, kousek hliníkového plechu, nejlépe dřevěnou destičku (stačí 30 x 30 cm), kus odporového drátu ze starého výkonového rezistoru, ale vystačíte si i s nějakou ocelovou strunou o průměru cca 0,3 mm. Je však nutné do obvodu zařadit rezistor 4 - 5 Ω, aby vydržel 20 Watt [W].
Typy řezacích strun
Klíčovou součástí pily je řezací struna. Zde existuje několik možností:
- Odporový drát (Konstantan, Kanthal): Firma GES dodává široký sortiment drátů z konstantanu, kanthalu a dalších materiálů pro teploty až 1200°C o průměrech od 0,18 až 1,2 mm. Použití těchto drátů je možné a ani jejich cena není nijak závratná. Pohybuje se okolo 20 - 40,- Kč za metr drátu (dráty se většinou prodávají po metru). Vhodný materiál a průměr drátu je nutné zvolit na základě parametrů napájecího zdroje, který máte k dispozici. V popisku každého drátu je uveden i jeho měrný elektrický odpor na jeden metr. Obvykle se používá průměr okolo 0,5 mm. Lepší výsledky v přesnosti řezání jsou s Konstantanem (Isachrom) než s Kanthalem. Konstantanových 600°C pro práci bohatě stačí a odpor struny se s teplotou moc nemění.
- Ocelová struna: Další možností je použití obyčejné ocelové struny, kterou koupíte například v modelářských prodejnách za cenu okolo 10,- Kč. K dostání jsou obvykle struny o průměru od 0,2 do 1,0 mm. Kromě snadné dostupnosti a láce má ocelová struna výhodu v tom, že se méně protahuje při ohřívání.
- Struna do kytary: Poslední možností, kterou uvádíme spíše pro zajímavost, je použití struny do kytary.
Tabulka měrných odporů některých drátů:
Čtěte také: Velký betonový květináč – DIY
| Typ drátu | Délka | Odpor |
|---|---|---|
| Kanthal | 1mm/40cm | 0,69 Ohm |
| Kanthal | 0,5mm/40cm | 2,79 Ohm |
Napájecí zdroj
Odporovou pilu je nutné napájet z poměrně výkonného zdroje proudu. Je přitom jedno jestli použijete střídavý, nebo stejnosměrný proud. V závislosti na typu, délce a průměru struny se volí napájecí napětí v rozmezí 5 - 30V a proud od 1 do 10A. Pro vás stačí vynásobit napětí baterie a protékající proud 6V x 3A = 18 W.
- Laboratorní zdroj 30V/10A: Pro domácí účely a velký rozptyl proudu (délky a průměrů struny) vyhoví laciný laboratorní zdroj 30V/10A, který nastavíte do režimu konstantního proudu CC (napětí nastavíte na plné 30V) a regulujete na zdroji jen proud strunou. Výhoda je displej, máte vodítko, pro jakou práci nastavit jaký proud. Nevýhoda těchto zdrojů je, že mají ventilátor a mají tendenci nasávat všudypřítomné polystyrenové kuličky.
- PC zdroj: Možná zdroj s PC přepínatelný na 12V a 5V, který dává už velice slušný proud.
- Transformátor: Zdroj je zatím mašinkové trafo FZ-1 napojeno na regulovaný výstup. Proud protéká na max, což je cca při 16V a odporu 7,26 asi 2,2 ampéry.
- Stmívatelný zdroj pro LED: V dnešní době bych použil pro jeden druh a jednu experimentálně vyladěnou délku a průměr struny stmívatelný zdroj pro LED, například HLG-320H-C3500B Mean Well. Připojením potenciometru se mění (snižuje) proud až asi na polovinu. Pozor u těchto zdrojů konstantního proudu pro LED na vysoké napětí při přetržení struny a na rozsah napětí, ve kterém zdroj proud stabilizuje. Je nutné experimentovat s různými délkami a průměry strun a dobře vybrat zdroj podle mezního proudu, pásma stabilizace proudu a maximálního napětí na výstupu.
Stavba jednoduché řezačky
Na začátku si vyrobíme vlastní pilu. Plíšek z jedné strany pevně přidělejte k okraji destičky, z druhé k němu připevněte odporový drát. Hliníkovou konstrukci pily ohněte. Drát potom napněte a zajistěte, aby jeho druhý konec držel na destičce. Ano. A není to nic extra složitého. Pokud jste sehnali polystyren, můžete se vrhnout na rovné a čisté řezání! Nožem nikdy neuděláte tak dobrý řez, jako naší podomácku vyrobenou pilkou.
Řezačka pracuje uspokojivě a se silnějším transformátorem zvládne hodně. Je sestavena ze základní dřevotřískové desky, na níž je udělána šibenice ze zbytků CD profilů na sádrokarton. CD profily jsou nastříhány a smontovány, příčka, kterou jsem dal cca 45 stupňů je přišroubována šroubky do sádrokartónu, které drží dobře.
Dále popisovaná pila vznikla právě pro potřeby řezání obkládacích kazet o rozměru 50 x 50 cm. Ovšem její využití je mnohem širší, například v modelářství, výtvarnictví či reklamě (vyřezávání velkých písmen). Základem pily je dřevěný rám zhotovený lišt 35 x 5 mm a 30 x 15 mm. Pila tak připomíná klasickou dřevěnou rámovou pilu používanou truhláři. Také princip napínání je stejný. Oproti truhlářské pile, která se napíná zkrucováním sisalového provazu, slouží zde k napínání gumička, kterou je nastaven provázek spojující obě ramena. Napínání provazem by na strunu o průměru několika desetin milimetru bylo přeci jen dost. Na druhou stranu je stálé napínání nutné, neboť se struna při zahřívání protahuje a naopak. Proto je jedno z ramen pevné a druhé se volně otáčí kolem středového čepu. Díky dřevěné konstrukci není nutné řešit odizolování struny. Zároveň je pila velmi lehká. Struna se upíná pod velkoplošné podložky pomocí křídlových matic a její výměna je tak velmi snadná. Vzdálenost mezi rameny je u této pily 60 cm s ohledem na rozměry stropních kazet. Napájení struny je přivedeno pomocí dostatečně dlouhé dvoulinky, která je ke struně připojena pomocí kabelových ok pod hlavami šroubů.
Jedná se o rám, na kterém je napnutý odporový drát, do kterého jde elektrický proud. Na rám bude napnutý odporový drát, proto by měl být dostatečně robustní. Našel jsem nějaké latě cca 20x30mm, z kterých jsem rám sestavil. Rám má délku 1200mm a výšku 250mm. Rám jsem spojil pomocí dlabu a čepu a vyztužil úhelníkem. Na jeden konec jsem našrouboval samořezné očko a druhý provrtal. Zdroj poskytuje napětí 5V (20A) a 12V (8A). Pro náš účel použijeme 12V, které najdeme na napájecím konektoru ve žlutém vodiči a zem je černý. Kabel jsem připevnil k rámu pomocí pásky a vodiče za vypínačem přivedl ke koncům rámu. Teď stačí napnout odporový drát mezi háčky a konce pomocí svorkovnice připojit k napájecím vodičům.
Praktické tipy pro výrobu a použití řezačky
- Napnutí struny je nutné kompenzovat pružinou, nebo pružným obloukem, odporový drát se s ohřevem protahuje. Drát je konstantan délky jeden metr koupený v GESu o odporu 7,26 ohm/m a max teplotě 500 stupňů.
- Aby byl odporový drát neustále napnutý, nelze jej napevno upnout na obou stranách. Napevno jej upněte pouze na jedné straně a na druhé straně drát přehoďte přes kladku a zavěste na něj závaží. Jakmile se drát zahřeje, vlivem teplotní roztažností se zvětší i jeho délka a závaží na kladce vykompenzuje toto prodloužení.
- V desce stolu udělat pro odporový drát průchod, do kterého se vloží keramická trubička, nebo korálek co nejtěsnější, aby jím odporový drát procházel suvně, ale neutíkal do boku. Malá vůle odporového drátu ve stole dělá přesnost řezu.
- Odporový drát upínat do keramických čokolád, prasknutí se nevyhnete a rychlá výměna je žádoucí, ideálně bez pomoci další osoby při napínání. Odporový drát je na šibenici prostrčen vyvrtaným otvorem a připěvněn pomocí kovového vnitřku ze svorkovnice, nejlépe ten starší typ s plíškem pod šroubky (bez plíšku hrozí přetažení a prasknutí drátu). Spodní část uchycení drátu je přes ,,L´´ vyrobený profil natažený na další, kde je opět připěvněn tentokrát pomocí porcelánové svorkovnice a našponováno přes středně tuhou pružinu. Původně jsem chtěl pružinu dát přímo pod otvor spodní desky, ale nebylo místo, musely by se udělat vyšší nohy (možná do budoucna).
- Odpor vodiče se mění s jeho teplotou a ta se mění podle odběru tepla úsekem struny chlazeným polystyrenem a protahováním drátu za tepla. Proto je nutné napájení nikoliv ze zdroje konstantního napětí, ale ze zdroje konstantního proudu.
- Napájení střídavým proudem je sice laciné, ale prakticky neregulovatelné. Optimální je napájení ze zdroje konstantního proudu. Takový zdroj kompenzuje změnu odporu struny s teplotou (závisí na proudu a na odběru tepla tavením polystyrenu jen v úseku struny). Kompenzuje i délku a průřez přívodních vodičů, rozptyl montážní délky struny a přechodové odpory napojení struny.
- Délka a průřez struny se nastaví tak, aby při plném proudu bylo nastavení pro rychlořezání přímých polystyrenových vysokých bloků, nižší proud na detaily a zatáčky a nízké tloušťky.
- Strunu nesmíte přehřát do červena.
- Plynulá regulace výkonu přispívá k delší životnosti (zejména ocelové) struny. Lze nastavit optimální výkon pro danou strunu. V žádném případě se ocelová struna nesmí rozsvítit do červena. Oproti ovládání pily stylem ZAP/VYP je mnohem šetrnější zapnout zdroj se staženou regulací a na požadovaný výkon pomalu vytočit potenciometr regulátoru. Naopak před vypnutím je vhodné pomalu stáhnout regulaci na minimum a teprve poté vypnout zdroj.
- Regulaci výkonu využijeme i při řezání různých druhů polystyrenu. Existuje polystyren hrubozrnný s velkými kuličkami, na který stačí menší výkon. Při velkém výkonu pily vzniká široká řezná spára a řez je nepřesný.
- Uchopte tedy pevně váš polystyren a pomalu posouvejte. Nechte drát projíždět skrz materiál. Pootáčejte, jak je libo, tvarujte, řežte! Silueta zvířete, lebka, písmenka, nebo třeba figurka vojáka? Tvořit můžete jakýkoliv obrázek. Pokud chcete dosáhnout co nejlepšího výsledku, bude dobré, když si obrázek předpřipravíte na šablonu a jen obtáhnete drátem. Stačí si šablonu vystřihnout ze čtvrtky a na polystyrén nalepit.
- Řezačka dokáže uříznout max 28cm do šíře, což je pro mě dostačující. Do budoucna plánuju osvětlení upevněné v horním profilu, dodělání konců drátu na nějaké zdířky a možná nějaké posuvné pravítko, které jsem viděl postavené z Merkuru a vypadalo to dobře.
Struna musí polystyrenem procházet hladce bez zadrhávání, jako nůž máslem. Příliš široká spára značí zbytečně velký výkon (teplotu struny). Při řezání obkládacích kazet je ideální pilu se staženým regulátorem položit na kazetu položenou přes hranu stolu a přidáním výkonu nechat strunu vlastní vahou pily projet materiálem. Řez je pak krásně rovný, kolmý a čistý. Obecně je řezání s odporovou pilou naprosto čisté, bez jakýchkoliv odletujících nečistot.
tags: #jak #vyrobit #rezacku #polystyrenu