Kdo se někdy pokusil řezat pěnový polystyren, například při obkládání stropu obýváku polystyrenovými kazetami, jistě ví, že to není tak jednoduché. Tedy řezat jde snadno, ale ten binec okolo... Při 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.
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.
Proč odporová řezačka?
Polystyren je v dnešní době nejrozšířenějším a nejpopulárnějším tepelným izolantem. Není divu, jelikož se jedná o materiál s výbornými tepelně-izolačními vlastnostmi, kromě toho se jedná o nejlevnější tepelnou izolaci. Výjimkou není ani jeho nízká hmotnost, jednoduchá manipulace a montáž na zateplovanou konstrukci. Oproti minerální vatě se však hůře opracovává, ovšem jen v případě, že k tomu nemáte vhodné nástroje a zařízení.
Řezání polystyrenu se nevyhnete především při zateplování fasády domu či podlahy na zemině. Polystyren lze řezat několika různými způsoby, z nichž každý má své pro a proti. Jelikož si mnoho lidí zatepluje dům svépomocí, často zjišťují možnosti, jak řezat polystyren. Při nevhodném řezání polystyrenu je totiž pravděpodobné, že naděláte nepořádek a řez nebude rovný.
Porovnání metod řezání polystyrenu
- Odlamovací nůž či pilka s jemnými zuby: Pokud neřežete polystyren často a ve velkém množství, postačí vám k tomu obyčejný odlamovací nůž či pilka. 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.
- Přímočará pila či úhlová bruska 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. V takovém případě lze řezat polystyren tl.
- Odporová řezačka na polystyren: 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.
Pořízení řezačky na jedno použití by se vám nemuselo vyplatit, jelikož taková řezačka na polystyren začíná s cenou na cca 5 000,- Kč a v případě profesionálního nářadí se může zastavit až na 40 000,- Kč. 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.
Čtěte také: Průvodce výběrem řezačky dlažby
Konstrukce odporové řezačky
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).
Základ rámu
Základem pily je dřevěný rám zhotovený z lišt 35 x 5 mm a 30 x 15 mm. Pila tak připomíná klasickou dřevěnou rámovou pilu používanou truhláři. Rám je potřeba dostatečně robustní. Rám má délku 1200mm a výšku 250mm. Rám jsem spojit pomocí dlabu a čepu a vyztužil úhelníkem. Na jeden konec jsem našrouboval samořezné očko a druhý provrtal. Díky dřevěné konstrukci není nutné řešit odizolování struny. Zároveň je pila velmi lehká.
Napínání struny
Princip napínání je stejný jako u truhlářské pily. 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. 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. Napnutí struny je nutné kompenzovat pružinou, nebo pružným obloukem, odporový drát se s ohřevem protahuje.
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 udělejte 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.
Spodní část uchycení drátu je přes „L“ vyrobený profil natažený na další, kde je opět připevněn 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). Řezačka dokáže uříznout max 28cm do šíře, což je pro mě dostačující.
Čtěte také: Tipy pro výběr řezačky cihel
Volba řezací struny
Klíčovou součástí pily je řezací struna. Zde existuje několik možností:
- Odporový drát: Asi každého napadne použití odporového drátu. Například firma GES dodává široký sortiment drátů z konstantanu, kanthalu a dalších materiálů pro teploty až 1200°C (tolik stejně na řezání polystyrenu nevyužijeme) 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. Konstantanovýc h 600°C pro práci bohatě stačí a odpor struny se s teplotou moc nemění.
- Obyčejná 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.
- Kytarová struna: Poslední možností, kterou uvádíme spíše pro zajímavost, je použití struny do kytary.
Odpor vodiče se mění s jeho teplotou a ta se mění podle odběru tepla úsekem struny chlazeným polystyrénem a protahováním drátu za tepla. Proto je nutné napájení nikoliv ze zdroje konstantního napětí, ale ze zdroje konstantního proudu. Délka a průřez struny se nastaví tak, aby při plném proudu bylo nastavení pro rychlořezání přímých polystyrénovýc h vysokých bloků, nižší proud na detaily a zatáčky a nízké tloušťky. Strunu nesmíte přehřát do červena.
Zde je příklad odporů různých drátů:
| Materiál a průměr / délka | Odpor |
|---|---|
| Kanthal 1mm / 40cm | 0,69 Ohm |
| Kanthal 0,5mm / 40cm | 2,79 Ohm |
| Konstantan 1m | 7,26 Ohm |
Napájení a regulace
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. Napájení struny je přivedeno pomocí dostatečně dlouhé dvoulinky, která je ke struně připojena pomocí kabelových ok pod hlavami šroubů.
Plynulá regulace odporové pily je praktickou vlastností:
Čtěte také: Výhodný pronájem řezačky asfaltu
- 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.
Příklady zdrojů
- Laboratorní zdroj: Výše popisovaná pila byla nejprve napájena z laboratorního zdroje 20V/2A s proudovým omezením. V pile byla použita ocelová modelářská struna o průměru 0,3 mm. Výkon pily byl ale dost malý a řezání bylo pomalé. 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. Zdroj obdobný třeba LongWei LWK3010D 30V 10A. Výhoda je displej, máte vodítko, pro jakou práci nastavit jaký proud. Nevýhoda těchto zdrojů je, že mají ventilátor a mají tendenci nasávat všudypřítomné polystyrénové kuličky.
- Upravený laboratorní zdroj s PWM regulací: Základem zdroje pro pilu je zařízení, které původně sloužilo jako napájecí zdroj pro galvanizaci v nějaké laboratoři. Kromě skříňky s krásně archaickými ručkovými měřidly obsahoval zdroj kvalitní transformátor se sekundárem 10V/10A s odbočkou 5V, který se ukázal jako ideální pro řezačku polystyrenu. Původní regulace pomocí výkonových rezistorů byla nahrazena plynulou pulsně šířkovou (PWM) regulací s obvodem NE555. Regulátor je postaven podle schématu v článku řídící jednotka malého céóčka. Vlastní pila je zapojena místo motoru M. Jedinou změnou v zapojení je použití jednoduchého stabilizátoru se zenerovou diodou namísto původního stabilizátoru s obvodem 7812. Zenerka byla použita proto, že se využila i odbočka 5V na trafu a při tomto napětí by integrovaný stabilizátor již nefungoval. Zdroj tak má dva přepínatelné rozsahy (5V a 10V) a na každém rozsahu lze výkon regulovat v rozmezí cca 5 - 95%. Lze tak používat různé typy a průměry řezacích strun. Pochopitelně by zdroj mohl být třetinový, ale když už byla k dispozici i hotová skříňka... Kromě původní skříňky byla využita i původní ručková měřidla. Sice to pro praktické použití nemá skoro žádný význam, ale je to efektní.
- Stmívatelný LED zdroj: 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.
- Transformátor s tyristorovou regulací: Na svorky J1-1 a J1-2 je přivedeno napětí ze sekundáru trafa, na svorky P1 a P2 je připojen potenciometr. Trafo 230/15V 3A. Srdcem zapojení je správně vybraný tyristor. Vyhoví například TIC126. Při konstrukci řezačky musíme dát pozor na to, že jedna z elektrod je připojena na chladící plošku tyristoru a tak je nutné izolovat případný chladič tyristoru od kostry zařízení. Jinak zapojení nemá žádné jiné zrádnosti a pracuje na první zapojení. Jednoduchou regulací "škrtíme" gate tyristoru a tak měníme proud dodávající na odporový drát. Tyristor jednocestně usměrňuje střídavé napětí přivedené z transformátoru.
Kanthal o délce jeden metr koupený v GESu o odporu 7,26 ohm/m a max teplotě 500 stupňů. 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. Na zhruba 65% to dobře řezalo i 20mm. Ještě uvidíme co to udělá na 100mm, kdyžtak přijde na řadu o 2 volty silnější střídavý výstup, nebo silnější trafo nejlépe s regulací (možná zdroj z PC přepínatelný na 12V a 5V, který dává už velice slušný proud).
Praktické tipy pro řezání
Pila je osazena ocelovou strunou o průměru 0,6 mm a řeže jemnozrnný polystyren při nastavení zdroje na 10V a cca 70% výkonu. Strunou prochází proud cca 6A. 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.
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. Tvořit můžete jakýkoliv obrázek. Silueta zvířete, lebka, písmenka, nebo třeba figurka vojáka?
tags: #jak #vyrobit #řezačku #polystyrenu