Polikarbonat(PC), moleküler omurgaları içindeki karbonat bağları (−O−(C=O)−O−) ile karakterize edilen bir termoplastik polimer ailesine aittir. İlk olarak 1953-1955 yılında Bayer'den Hermann Schnell ve General Electric'ten Daniel Fox tarafından bağımsız olarak sentezlenen bu mühendislik plastiği, %90'a yaklaşan ışık geçirgenliği, camın 250 katını aşan darbe direnci ve -40 derece ile 120 derece arasındaki çalışma aralığında termal stabilitenin alışılmadık bir kombinasyonunu sergiliyor. Malzemenin amorf yapısı-yani moleküllerinin uzun menzilli kristal düzene sahip olmaması, hem şeffaflığını hem de kırılmadan önemli ölçüde plastik deformasyona uğrama yeteneğini açıklamaktadır.
Eşyalar Her Yerde
Olay şu: Muhtemelen bugün farkında olmadan en az üç kez polikarbonata dokunmuşsunuzdur. Telefon kılıfın mı? Muhtemelen polikarbonat veya bir PC karışımı. İş yerindeki güvenlik gözlükleri mi? Polikarbonat. Arabanızın far kapakları mı? Evet. Hatta ofisinizin mutfağında duran su sebili sürahisi bile.
Bankanızdaki-isyan kalkanları, uçak gölgelikleri, kurşun geçirmez "cam" gibi tuhaf şeylere girmeden önce. Geçen hafta sonu annenle babanın bodrumunda bulduğun CD. Seralar. Biberonlar (gerçi bu konu daha sonra-karmaşıklaşacak).
Mühendisler Neden Buna Geri Dönüyor?
Darbe direnci konusu çoğu makalenin gösterdiğinden daha fazla ilgiyi hak ediyor. "Bir plastiğe göre oldukça güçlü"den bahsetmiyoruz. Düzgün katmanlandığında kurşunu durdurabilecek bir malzemeden bahsediyoruz. Standart polikarbonat levha, çatlamadan doğrudan çekiç darbesine dayanabilir-bunu akrilik veya camla deneyin; kırıkları süpüreceksiniz.
Bu işi yapan şey moleküler yapıdır. Daha önce bahsettiğim karbonat grupları mı? Polimer zincirlerinin, çatlağın yayılmasından ziyade deformasyon yoluyla enerji emmesine izin verirler. Zincirler kırılmadan önce gerilebilir ve birbirlerinin üzerinden kayabilir. Polikarbonatın soğukta bükülebilmesinin nedeni budur-birçok durumda onu ısıtmadan bir metal levha freni üzerinde şekillendirebilirsiniz.
Camsı geçiş sıcaklığı 147 derece civarındadır. Onun altı katıdır. Yukarıda yavaş yavaş yumuşar ve işlenebilir hale gelir. Bu, üreticilere daha titiz mühendislik plastiklerinin sunmadığı geniş bir işleme aralığı sağlar.
Işık İletimi
Kaplamasız polikarbonat görünür ışığın yaklaşık %88'ini iletir, bu da onu optik camın çarpıcı mesafesine yerleştirir. Bazı notlar %92'ye ulaştı. Kırılma indisi standart camdan yaklaşık 1,58-daha yüksektir-, bu da onu ince profilli gözlük camları için gerçekten kullanışlı kılar.
Ancak teknik özellikler sayfalarının size her zaman söylemediği şey şu: Malzeme, stabilize edilmediği sürece UV'ye maruz kaldığında zamanla sararır. Güneş ışığında bırakılan ham polikarbonat bir veya iki yıl içinde kehribar rengine dönüşecektir. Ticari levhaların çoğu, tam da bu nedenle UV-stabilize edilmiş yüzeylerle birlikte gelir.
BPA Sorusu
Bisfenol A hakkında konuşmamız gerekiyor.
Standart polikarbonat, BPA'nın fosgen ile reaksiyona sokulmasıyla yapılır. BPA bir endokrin bozucudur-vücuttaki östrojeni taklit eder. Ve evet, özellikle ısıtıldığında veya asidik içeriklere maruz bırakıldığında polikarbonat kaplardan eser miktarlar sızabilir.
Bu durum, 2008-2012 civarında önemli bir endişe haline geldi ve birçok ülkede biberonlarla ilgili yasal düzenlemelerin yapılmasına yol açtı ve Tritan (farklı monomerler kullanan) gibi BPA-içermeyen alternatiflerin geliştirilmesine yol açtı. FDA, gıdayla temas eden polikarbonatın mevcut maruziyet seviyelerinde hâlâ güvenli olduğunu düşünüyor ancak tartışma devam ediyor.
Endüstriyel uygulamalar için-makine korumaları, camlar, koruyucu kapaklar-BPA sızıntısı aslında-olmayan bir sorundur. Ancak gıda-ile temas uygulamaları tartışmalı bir alan olmaya devam ediyor. Sadece bilmeye değer.
Malzemeyle Çalışmak
Polikarbonat makineleri güzelce. Standart karbür takımlar iyi çalışıyor. Delebilirsiniz, kesebilirsiniz, yönlendirebilirsiniz-temel önlem, yerel erimeye ve aletin kenarlarında yapışkan birikmeye neden olan aşırı ısınmadan kaçınmaktır. Cevap keskin aletler ve orta hızlardır.
Termoform, önce tabakanın kurutulmasını gerektirir. Polikarbonat higroskopiktir (atmosferdeki nemi emer) ve sıkışan su, ısıtma sırasında kabarcıklar oluşturur. Çoğu imalatçı, şekillendirmeden önce levhayı 2-4 saat 120 derecede kurutur.
Parçaları birleştirmek için:
Solvent kaynağı işe yarar ancak dikkatli olunması gerekir-işe yarayan solventler agresiftir ve çok fazla uygulanırsa gerilim çatlamasına neden olabilir
Mekanik sabitleme, termal genleşmeyi karşılamak için büyük boyutlu deliklere ihtiyaç duyar
Poliüretan veya silikon yapıştırıcılarla yapıştırma en bağışlayıcı sonuçları verir
Enjeksiyon kalıplama yüksek-hacimli bir yaklaşımdır. Namlu sıcaklıkları 280-320 derece civarında, kalıp sıcaklıkları 80-120 derece civarında. Malzeme nem kirliliğini affetmez; artık su, eriyik işleme sırasında hidrolitik bozulmaya neden olarak moleküler ağırlığı ve mekanik özellikleri yok eder.
Nasıl Yığınlanır?
Akrilik Karşıtı (PMMA)
Akrilik optik olarak üstündür-daha berraktır, buğulanmaya daha az eğilimlidir ve kutudan çıktığı haliyle çizilmeye karşı daha dayanıklıdır. Aynı zamanda daha ucuz. Ancak polikarbonat esnerken akrilik darbe altında parçalanır. Cam malzemenize bir şey çarpacak olursa polikarbonat kazanır.
Cama Karşı
Cam daha az çizilir. Cam sararmaz. Düz paneller için cam daha ucuzdur. Cam size daha iyi optik netlik sağlar.
Ancak cam, eşdeğer kalınlıkta metrekare başına kabaca iki kat daha ağırdır. Cam tehlikeli parçalara ayrılır. Cam soğukta bükülmez. Cam, güvenilir sonuçlar için özel aletler ve-iklim kontrollü kesme ortamları gerektirir.
Ağırlığın önemli olduğu veya kırılmanın sonuçları olan herhangi bir şey için-ki bu da çok sayıda uygulama anlamına gelir-polikarbonat, teknik özellik sayfası karşılaştırmasının önerebileceğinden-daha mantıklıdır.
Kimsenin Bahsetmediği Notlar
Standart şeffaf şeyler tüm dikkati çekiyor. Ancak uzmanlık notları işlerin ilginçleştiği yerdir.
Alev-geciktirici kaliteler
malzemenin UL94 V-0 derecelendirmelerini karşılamasını sağlayan katkı maddeleri (genellikle halojenli veya fosfor-bazlı) içerir. Bunlar elektrik muhafazalarında ve veri merkezi ekipmanlarında görülür.
01
Cam{0}dolgulu kaliteler
Önemli ölçüde iyileştirilmiş sertlik ve boyutsal stabilite için darbe direncinden bir miktar fedakarlık etmek %. 20-30 cam yüklemesi yaygındır. Bunlar sürünme direncinin önemli olduğu yapısal bileşenlerde kullanım alanı bulur.
02
PC/ABS karışımları
polikarbonatın darbe dayanımını ABS'nin işlenebilirliği ve düşük maliyetiyle birleştirin. Çoğu dizüstü bilgisayar muhafazası PC/ABS'nin bazı çeşitlerini kullanır. Karışım oranı, maliyet, darbe veya ısı direnci açısından optimizasyon yapıp yapmayacağınızı belirler.
03
Optik kaliteler
kontrollü kırılma indisi ve minimum çift kırılma ile ışık kılavuzlarına, otomotiv aydınlatmasına ve kamera lenslerine gider.
04
Çizik Sorunu
İşte malzemenin Aşil topuğu: polikarbonat kolayca çizilir. Utanç verici derecede kolay, diğer her şey göz önüne alındığında iyi iş çıkarıyor.
Bu moleküler düzeyde düzeltilemez. Darbe direnci sağlayan aynı zincir hareketliliği, yüzeyi tırnaklarla işaretlenecek kadar yumuşak hale getirir.
Endüstri çözümü, daldırma, akış kaplama veya plazma biriktirme yoluyla uygulanan sert kaplamalar-genellikle silikon-bazlı veya akrilik-bazlı katmanlardır. İyi sert-kaplama sistemleri, polikarbonattan kalem sertliğine kadar 2H-4H, cama yakın sertlikler elde eder. Ancak kaplama, maliyet ve işlem adımlarını artırır.
Gözlükler için esas olarak tüm polikarbonat lensler sert kaplamalarla birlikte gönderilir. Endüstriyel camlama için kaplamalı ve kaplamasız versiyonların her ikisinin de uygulamanın yüzey işaretleme toleransına bağlı olarak pazarları vardır.
Geri Dönüşüm Gerçekliği
Polikarbonat teknik olarak geri dönüştürülebilir. Sonuçta termoplastiktir,-eritir ve yeniden şekillendirir. Reçine kodu 7 ("Diğer") bunu kapsar.
Gerçek daha da karmaşıktır. Malzeme termal bozunmaya karşı duyarlıdır ve her işlem döngüsünde moleküler ağırlığını kaybeder. Kirlilik bir sorundur-karışık plastikler, partileri kullanılamaz hale getirir. Ve hacimler PET veya HDPE ile karşılaştırıldığında orada değil. Çoğu kaldırım kenarı programı bunu kabul etmiyor.
Su şişeleri ve optik diskler gibi şeyler için endüstriyel geri dönüşüm programları mevcut ancak geri dönüşümcülere ulaşanların yüzdesi hala küçük. Kimyasal geri dönüşüm (BPA ve karbonata geri depolimerizasyon) teknik olarak mümkün ancak henüz büyük ölçekte ekonomik değil.
Nereye gidiyor
Üretim kapasitesi şu anda-yılda 6 milyon metrik tonun üzerinde bir yerde büyümeye devam ediyor. Asya hem üretime hem de tüketime hakimdir.
Araştırma eğilimleri şunları içerir:
BPA yerine izosorbit kullanan biyo-tabanlı alternatifler
Şeffaflıktan ödün vermeden çizilmeye karşı geliştirilmiş dayanıklılık için nanokompozitler
Kendi-kendini onaran kaplama sistemleri
LED aydınlatma uygulamaları için daha iyi optik netlik
EV geçişi, otomotiv aydınlatması ve akü muhafazalarında önemli ölçüde yeni talep yaratıyor. Ağırlık azaltma gereklilikleri, özelliklerin izin verdiği ölçüde cam ve metal yerine plastikleri tercih ediyor.
Sonuç olarak
Polikarbonat alışılmadık bir niş işgal ediyor: zorlu yapısal uygulamalar için yeterince güçlü, optik kullanımlar için yeterince şeffaf, neredeyse her plastik şekillendirme yöntemiyle işlenebiliyor. Kombinasyon başka yerde mevcut değil.
Mükemmel değil. Kaplamasız olarak kullanabileceğiniz yerlerde çizilme hassasiyeti sınırlıdır. BPA meselesi gıdayla temas eden-uygulamaları karmaşık hale getiriyor. UV stabilitesi katkı maddeleri veya kaplamalar gerektirir.
Ancak şeffaf zırha, hafif camlara, darbeye-dayanıklı lenslere veya gereksinimler listesinin başında "şeffaf ve sağlam"ın geldiği yüzlerce başka uygulamaya ihtiyacınız olduğunda-polikarbonat genellikle son bulacağınız yerdir. Ticarileşmeden elli yıl sonra, başka hiçbir şey onun yaptığıyla tam olarak eşleşmiyor.