Kas ir polikarbonāts?

 

Polikarbonāts(PC) pieder pie termoplastisko polimēru saimes, kam raksturīgas karbonātu saites (-O-(C=O)-O-) to molekulārajā mugurkaulā. Pirmo reizi neatkarīgi sintezēja Hermans Šnels no Bayer un Daniels Fokss uzņēmumā General Electric 1953 Materiāla amorfā struktūra{10}}tas nozīmē, ka tā molekulām nav liela attāluma kristāliskās kārtības, kas nosaka gan tā caurspīdīgumu, gan spēju pakļaut ievērojamu plastisko deformāciju, nesadaloties.

Mantas ir visur

Lūk, lieta: jūs, iespējams, šodien vismaz trīs reizes pieskārāties polikarbonātam, to nemanot. Tavs telefona maciņš? Iespējams, polikarbonāts vai PC maisījums. Tās aizsargbrilles darbā? Polikarbonāts. Jūsu automašīnas priekšējo lukturu vāki? Jā. Pat ūdens padeves krūze, kas atrodas jūsu biroja virtuvē.

Un tas ir pirms mēs iedziļināsimies jūsu bankas dīvainajām lietām-nekārtību vairogiem, lidmašīnu nojumēm, ložu necaurlaidīgajiem "stikliem". CD, kuru atradāt savu vecāku pagrabā pagājušajā nedēļas nogalē. Siltumnīcas. Bērnu pudelītes (lai gan tas ir kļuvis sarežģītāks-par to vēlāk).

Kāpēc inženieri pie tā atgriežas

Triecienizturības lieta ir pelnījusi vairāk uzmanības, nekā to pievērš vairums rakstu. Mēs nerunājam par "diezgan stipru plastmasai". Mēs runājam par materiālu, kas var apturēt lodi, ja tas ir pareizi uzklāts. Standarta polikarbonāta loksne var izturēt tiešu āmura sitienu, neplaisājot-izmēģiniet to ar akrilu vai stiklu, un jūs saslaucīsit lauskas.

Tas, kas padara šo darbu, ir molekulārā struktūra. Šīs karbonātu grupas, kuras es minēju iepriekš? Tie ļauj polimēru ķēdēm absorbēt enerģiju deformācijas, nevis plaisu izplatīšanās rezultātā. Ķēdes var izstiepties un paslīdēt viena otrai garām, pirms tās pārtrūkst. Tāpēc polikarbonātu var salocīt auksti,-daudzos gadījumos to var veidot uz lokšņu metāla bremzes, nesasildot.

Stiklošanās temperatūra ir aptuveni 147 grādi. Zem tā tas ir stingrs. Iepriekš tas pakāpeniski mīkstina un kļūst iedarbīgs. Tādējādi ražotājiem tiek piedāvāts plašs apstrādes logs, ko nepiedāvā smalkāka inženiertehniskā plastmasa.

Gaismas pārraide

 

Nepārklāts polikarbonāts laiž cauri aptuveni 88% redzamās gaismas, kas padara to redzamā attālumā no optiskā stikla. Dažas atzīmes sasniedza 92%. Refrakcijas indekss ir par aptuveni 1,58{5}}augstāks nekā standarta stikls-, kas faktiski padara to noderīgu plāna profila briļļu lēcām.

Taču specifikāciju lapas ne vienmēr norāda: materiāls UV starojuma ietekmē laika gaitā kļūst dzeltens, ja vien tas nav stabilizēts. Neapstrādāts polikarbonāts, kas atstāts saules gaismā, gada vai divu laikā kļūs dzintars. Lielākajai daļai komerciālo lokšņu ir UV-stabilizētas virsmas tieši šī iemesla dēļ.

BPA jautājums

Mums jārunā par bisfenolu A.

Standarta polikarbonāts tiek izgatavots, reaģējot BPA ar fosgēnu. BPA ir endokrīnās sistēmas traucētājs{1}}tas imitē estrogēnu organismā. Un jā, no polikarbonāta traukiem var izskaloties nelieli daudzumi, īpaši, ja tie tiek karsēti vai pakļauti skābam saturam.

Tas kļuva par nopietnu problēmu ap 2008. {1}}2012. gadu, kā rezultātā vairākās valstīs tika pieņemti regulējoši pasākumi attiecībā uz zīdaiņu pudelēm un tika izstrādātas alternatīvas bez BPA-, piemēram, Tritan (kurā tiek izmantoti dažādi monomēri). FDA joprojām uzskata, ka polikarbonāts, kas saskaras ar pārtiku, ir drošs pašreizējā iedarbības līmenī, taču debates turpinās.

Rūpnieciskiem lietojumiem-mašīnu aizsargi, stiklojums, aizsargapvalki-BPA izskalošanās būtībā nav-problēma. Taču pārtikas-kontaktu pieteikumi joprojām ir apstrīdēta teritorija. Vienkārši ir vērts zināt.

Darbs ar materiālu

Polikarbonāta mašīnas skaisti. Standarta karbīda instrumenti darbojas labi. Varat to urbt, zāģēt, virzīt-galvenais piesardzības pasākums ir izvairīties no pārkaršanas, kas izraisa lokālu kušanu un sveķu uzkrāšanos uz instrumenta malām. Atbilde ir asi instrumenti un mērens ātrums.

Termoformēšanai vispirms ir jāizžāvē loksne. Polikarbonāts ir higroskopisks (absorbē atmosfēras mitrumu), un ieslodzītais ūdens karsēšanas laikā rada burbuļus. Lielākā daļa ražotāju žāvē loksni 120 grādos 2-4 stundas pirms formēšanas.

Detaļu savienošanai:

Metināšana ar šķīdinātāju darbojas, taču nepieciešama piesardzība,{0}}strādājošie šķīdinātāji ir agresīvi un var izraisīt spriegumu plaisāšanu, ja tos lieto pārāk bagātīgi

Mehāniskajam stiprinājumam ir nepieciešami lieli caurumi, lai nodrošinātu termisko izplešanos

Līmējošā līmēšana ar poliuretāna vai silikona līmēm nodrošina vispiedodošākos rezultātus

Iesmidzināšana ir liela{0}}apjoma pieeja. Mucas temperatūra ap 280-320 grādiem, veidņu temperatūra 80-120 grādi. Materiāls ir nepielūdzams mitruma piesārņojumam – ūdens atlikums kausējuma apstrādes laikā izraisa hidrolītisko noārdīšanos, iznīcinot molekulmasu un mehāniskās īpašības.

Kā tas sakrājas

Pret akrilu (PMMA)

Akrils ir optiski izcils-dzidrāks, mazāk pakļauts izsvīdumam, labāk noturīgs pret skrāpējumiem, ja tas tiek izņemts no iepakojuma. Tas ir arī lētāks. Taču akrils saplīst trieciena laikā, kamēr polikarbonāts lokās. Ja kaut kas varētu atsist jūsu stiklojuma materiālu, uzvar polikarbonāts.

Pret Stiklu

 

Stikls skrāpējas mazāk. Stikls nedzeltē. Plakaniem paneļiem stikls ir lētāks. Stikls nodrošina labāku optisko skaidrību.

Bet stikls sver aptuveni divreiz vairāk uz kvadrātpēdu līdzvērtīgā biezumā. Stikls saplīst bīstamās lauskas. Stiklu nevar auksti saliekt. Lai iegūtu uzticamus rezultātus, stiklam ir nepieciešami īpaši instrumenti un klimata{3}kontrolēta griešanas vide.

Jebkuriem gadījumiem, kad svaram ir nozīme vai lūzumam ir sekas,{0}}kas, izrādās, ir daudz pielietojumu-polikarbonāts ir daudz saprātīgāks, nekā varētu ieteikt specifikāciju{2}}lapu salīdzinājums.

Atzīmes, par kurām neviens nerunā

Scratch problēma

Lūk, materiāla Ahileja papēdis: polikarbonāts viegli skrāpējas. Apkaunojoši viegli, ņemot vērā visu pārējo, tas darbojas labi.

Tas nav izlabojams molekulārā līmenī. Tā pati ķēdes kustība, kas nodrošina triecienizturību, padara virsmu pietiekami mīkstu, lai to varētu iezīmēt ar nagiem.

Nozares risinājums ir cietie pārklājumi-parasti uz silikona- vai akrila{2}} bāzes slāņi, kas tiek uzklāti, izmantojot iegremdēšanu, plūsmas pārklājumu vai plazmas nogulsnēšanos. Labas cietās -pārklājuma sistēmas iegūst polikarbonātu līdz zīmuļa cietībai 2H–4H, tuvojoties stiklam. Bet pārklājums palielina izmaksas un apstrādes posmus.

Brillēm būtībā visas polikarbonāta lēcas tiek piegādātas ar cietiem pārklājumiem. Rūpnieciskajam stiklojumam gan pārklātajām, gan nepārklātajām versijām ir tirgus atkarībā no pielietojuma virsmas marķēšanas pielaides.

Pārstrādes realitāte

Polikarbonāts ir tehniski pārstrādājams. Galu galā tas ir termoplastisks,-izkausējiet to un pārveidojiet. Sveķu kods 7 ("Cits") to aptver.

Realitāte ir nekārtīgāka. Materiāls ir jutīgs pret termisko noārdīšanos, zaudējot molekulmasu ar katru apstrādes ciklu. Piesārņojums ir problēma-jaukta plastmasa padara partijas nelietojamas. Un apjomi vienkārši nav tur, salīdzinot ar PET vai HDPE. Lielākā daļa apmales programmu to nepieņem.

Rūpnieciskās pārstrādes programmas pastāv tādām lietām kā ūdens pudeles un optiskie diski, taču to procentuālais daudzums, kas faktiski sasniedz pārstrādātājus, joprojām ir neliels. Ķīmiskā pārstrāde (depolimerizācija atpakaļ uz BPA un karbonātu) ir tehniski iespējama, taču tā vēl nav ekonomiska mērogā.

Kur tas iet

Ražošanas jauda turpina pieaugt-kaut kur uz ziemeļiem no 6 miljoniem tonnu gadā. Āzija dominē gan ražošanā, gan patēriņā.

Pētījumu tendences ietver:

Bio{0}} alternatīvas, kurās BPA vietā tiek izmantots izosorbīds

Nanokompozītmateriāli uzlabotai izturībai pret skrāpējumiem, nezaudējot caurspīdīgumu

Pašdziedinošās{0}}pārklājumu sistēmas

Labāka optiskā skaidrība LED apgaismojuma lietojumiem

EV pāreja rada ievērojamu jaunu pieprasījumu pēc automobiļu apgaismojuma un akumulatoru korpusiem. Svara samazināšanas prasības dod priekšroku plastmasai, nevis stiklam un metālam, ja īpašības to atļauj.

Bottom Line

Polikarbonāts aizņem neparastu nišu: pietiekami izturīgs prasīgiem strukturāliem lietojumiem, pietiekami dzidrs optiskai lietošanai, apstrādājams ar gandrīz visām plastmasas formēšanas metodēm. Kombinācija citur nepastāv.

Tas nav ideāls. Skrāpējumu jutīgums ierobežo vietas, kur to var izmantot bez pārklājuma. BPA lieta sarežģī pārtikas{2}}kontaktu pieteikumus. UV stabilitātei nepieciešamas piedevas vai pārklājumi.

Bet, ja jums ir nepieciešamas caurspīdīgas bruņas, viegls stiklojums, triecienizturīgas-lēcas vai simts citu lietojumu, kur "dzidrs un izturīgs" ir prasību saraksta augšgalā-parasti tiek izmantots polikarbonāts. Piecdesmit gadus pēc komercializācijas nekas cits gluži neatbilst tam, ko tas dara.