Polikarbonat(PC) jappartjeni għal familja ta 'polimeri termoplastiku kkaratterizzati minn rabtiet karbonati (−O−(C=O)−O−) fi ħdan is-sinsla molekulari tagħhom. L-ewwel sintetizzat b'mod indipendenti minn Hermann Schnell f'Bayer u Daniel Fox f'General Electric matul l-1953-1955, dan il-plastik tal-inġinerija juri kombinazzjoni mhux tas-soltu ta 'ċarezza ottika li toqrob 90% trasmissjoni tad-dawl, reżistenza għall-impatt li taqbeż 250 darba dik tal-ħġieġ, u stabbiltà termali fuq medda ta' ħidma ta '{9}}40 grad sa 120 grad. L-istruttura amorfa tal-materjal-li jfisser li l-molekuli tiegħu m'għandhomx ordni kristallin fuq medda twila ta' żmien, tispjega kemm it-trasparenza tiegħu kif ukoll l-abbiltà tiegħu li jgħaddi minn deformazzjoni plastika sinifikanti mingħajr ma jinqasam.
L-Ittieħed Kullimkien
Hawn il-ħaġa: inti probabilment mess il-polikarbonat mill-inqas tliet darbiet illum mingħajr ma tinduna bih. Il-każ tat-telefon tiegħek? Polikarbonat probabbli jew taħlita tal-PC. Dawk in-nuċċalijiet tas-sigurtà fuq ix-xogħol? Polikarbonat. Il-headlight tkopri fuq il-karozza tiegħek? Yep. Anke l-buqar tad-dispenser tal-ilma bilqiegħda fil-kċina tal-uffiċċju tiegħek.
U dan qabel ma nidħlu fl-affarijiet strambi-tarki kontra l-irvellijiet, kanupini tal-ajruplani, "ħġieġ" kontra l-balal fil-bank tiegħek. Is-CD li sibt fil-kantina tal-ġenituri tiegħek fi tmiem il-ġimgħa li għaddiet. Serer. Fliexken tat-trabi (għalkemm dan sar ikkumplikat-aktar dwar dan aktar tard).
Għaliex l-Inġiniera Jibqgħu Ġejjin lura lejha
Il-ħaġa tar-reżistenza għall-impatt jistħoqqilha aktar attenzjoni milli jagħtuha ħafna artikoli. Aħna mhux qed nitkellmu dwar "pjuttost qawwija għal plastik." Qed nitkellmu dwar materjal li jista 'jwaqqaf bullet meta jkun imqiegħed f'saffi kif suppost. Folja tal-polikarbonat standard tista 'tieħu daqqa ta' martell dirett mingħajr qsim-pprova dik bl-akriliku jew bil-ħġieġ u tkun qed tiknes il-frak.
Dak li jagħmel dan ix-xogħol huwa l-istruttura molekulari. Dawk il-gruppi karbonati li semmejt qabel? Huma jippermettu li l-ktajjen tal-polimeru jassorbu l-enerġija permezz ta 'deformazzjoni aktar milli propagazzjoni ta' xquq. Il-ktajjen jistgħu jiġġebbed u jiżolqu minn xulxin qabel ma jinkisru. Huwa għalhekk li l-polikarbonat jista 'jiġi mgħawweġ kiesaħ-inti tista' fil-fatt tifformah fuq brejk tal-folja tal-metall mingħajr tisħin f'ħafna każijiet.
It-temperatura tat-transizzjoni tal-ħġieġ tpoġġi madwar 147 grad. Taħt dan, huwa riġidu. Fuq, ittaffi gradwalment u ssir operabbli. Dan jagħti lill-manifatturi tieqa wiesgħa tal-ipproċessar li plastiks tal-inġinerija aktar finicky ma joffrux.
Trażmissjoni tad-Dawl
Il-polikarbonat mhux miksi jittrasmetti madwar 88% tad-dawl viżibbli, li jpoġġih f'distanza impressjonanti tal-ħġieġ ottiku. Xi gradi laħqu 92%. L-indiċi refrattiv huwa madwar 1.58-ogħla mill-ħġieġ standard-li fil-fatt jagħmilha utli għal lentijiet ta' nuċċalijiet ta' profil irqiq.
Imma hawn dak li l-folji tal-ispeċifikazzjonijiet mhux dejjem jgħidulek: il-materjal isfar maż-żmien taħt espożizzjoni UV sakemm ma jkunx stabbilizzat. Polikarbonat mhux maħdum li jitħalla fid-dawl tax-xemx se jdur ambra fi żmien sena jew tnejn. Il-biċċa l-kbira tal-folji kummerċjali jiġu b'uċuħ stabbilizzati UV-eżatt għal din ir-raġuni.
Il-Mistoqsija tal-BPA
Għandna bżonn nitkellmu dwar bisphenol A.
Il-polikarbonat standard huwa magħmul billi jirreaġixxi l-BPA mal-fosġene. Il-BPA huwa disruptor endokrinali-jimita l-estroġenu fil-ġisem. U iva, traċċi ta' ammonti jistgħu joħorġu minn kontenituri tal-polikarbonat, partikolarment meta msaħħna jew esposti għal kontenut aċiduż.
Dan sar tħassib sinifikanti madwar l-2008-2012, li wassal għal azzjoni regolatorja fuq fliexken tat-trabi f'diversi pajjiżi u wassal għall-iżvilupp ta' alternattivi ħielsa mill-BPA-bħat-Tritan (li juża monomeri differenti). L-FDA għadha tqis il-polikarbonat li jikkuntattja l-ikel sikur fil-livelli attwali ta 'espożizzjoni, iżda d-dibattitu jkompli.
Għal applikazzjonijiet industrijali-ilqugħ tal-magni, ħġieġ, għata protettiva-Il-lissija tal-BPA hija essenzjalment mhux-kwistjoni. Iżda l-applikazzjonijiet ta' kuntatt tal-ikel-jibqgħu territorju kkontestat. Biss min ikun jaf.
Ħidma mal-Materjal
Magni tal-polikarbonat beautifully. Għodod tal-karbur standard jaħdem tajjeb. Tista' tħafferha, rawha, iddawwarha-il-prekawzjoni ewlenija hija li tevita sħana żejda, li tikkawża tidwib lokali u akkumulazzjoni ta' gummy fuq it-truf tal-għodda. Għodod li jaqtgħu u veloċitajiet moderati huma t-tweġiba.
It-termoforming jeħtieġ it-tnixxif tal-folja l-ewwel. Il-polikarbonat huwa igroskopiku (jassorbi l-umdità atmosferika), u l-ilma maqbud joħloq bżieżaq waqt it-tisħin. Ħafna mill-fabbrikanti folja niexfa f'120 grad għal 2-4 sigħat qabel ma jiffurmaw.
Biex tgħaqqad biċċiet:
L-iwweldjar b'solvent jaħdem iżda jeħtieġ kura-is-solventi li jaħdmu huma aggressivi u jistgħu jikkawżaw stress cracking jekk jiġu applikati b'mod liberali wisq
L-irbit mekkaniku jeħtieġ toqob kbar biex jakkomoda l-espansjoni termali
It-twaħħil adeżiv b'adeżivi tal-polyurethane jew tas-silikonju jagħti l-aktar riżultati li jaħfer
L-iffurmar tal-injezzjoni huwa l-approċċ ta'-volum għoli. Temperaturi tal-kanna madwar 280-320 grad, temperaturi tal-moffa 80-120 grad. Il-materjal huwa unforgiving ta ' kontaminazzjoni ta ' l-umdità-ilma residwu jikkawża degradazzjoni idrolitika waqt l-ipproċessar tat-tidwib, jeqred il-piż molekulari u l-proprjetajiet mekkaniċi.
Kif Stacks Up
Kontra l-Akriliku (PMMA)
L-akriliku huwa ottikament superjuri-aktar ċari, inqas suxxettibbli għal hazing, reżistenza aħjar għall-grif barra mill-kaxxa. Huwa wkoll irħas. Iżda l-akriliku jitfarfar taħt l-impatt filwaqt li l-polikarbonat jitgħawweġ. Jekk xi ħaġa tista 'tolqot il-materjal tal-ħġieġ tiegħek, jirbaħ il-polikarbonat.
Kontra l-Ħġieġ
Grif tal-ħġieġ inqas. Il-ħġieġ ma jisfarx. Il-ħġieġ huwa orħos għal pannelli ċatti. Il-ħġieġ jagħtik ċarezza ottika aħjar.
Iżda l-ħġieġ jiżen bejn wieħed u ieħor id-doppju għal kull pied kwadru bi ħxuna ekwivalenti. Il-ħġieġ jinkiser fi frak perikolużi. Il-ħġieġ ma jistax jitgħawweġ kiesaħ. Il-ħġieġ jeħtieġ għodda ta' speċjalità u ambjenti ta' qtugħ ikkontrollati mill-klima-għal riżultati affidabbli.
Għal kull ħaġa fejn il-piż huwa importanti jew il-ksur ikollu konsegwenzi-li jirriżultaw li huma ħafna applikazzjonijiet-il-polikarbonat jagħmel aktar sens milli jista' jissuġġerixxi t-tqabbil tal-folja tal-ispeċifikazzjoni-.
Il-Gradi Ħadd Ma Jitkellem
L-għalf ċar standard jieħu l-attenzjoni kollha. Iżda l-gradi ta 'speċjalità huma fejn l-affarijiet isiru interessanti.
Gradi ta'-fjammi
jinkorpora addittivi (spiss aloġenati jew ibbażati fuq il-fosfru) li jippermettu li l-materjal jilħaq il-klassifikazzjonijiet UL94 V-0. Dawn jidhru f'kompartimenti elettriċi u tagħmir taċ-ċentru tad-dejta.
01
gradi ta'-ħġieġ
jissagrifikaw xi reżistenza għall-impatt għal ebusija mtejba b'mod drammatiku u stabbiltà dimensjonali. 20-30% tagħbija tal-ħġieġ hija komuni. Dawn isibu użu f'komponenti strutturali fejn ir-reżistenza għat-tkaxkir hija importanti.
02
Taħlitiet PC/ABS
jgħaqqdu s-saħħa tal-impatt tal-polikarbonat mal-proċessabilità tal-ABS u l-ispiża aktar baxxa. Ħafna mill-housings tal-laptop jużaw xi varjant ta 'PC/ABS. Il-proporzjon tat-taħlita jiddetermina jekk tottimizzax għall-ispiża, l-impatt jew ir-reżistenza għas-sħana.
03
Gradi ottiċi
b'indiċi refrattiv ikkontrollat u birrefringence minimu jidħlu f'gwidi tad-dawl, dawl tal-karozzi, u lentijiet tal-kamera.
04
Il-Problema Scratch
Hawn l-għarqub ta 'Achilles tal-materjal: polikarbonat grif faċilment. Embarrassingly faċilment, minħabba kull ħaġa oħra tagħmel tajjeb.
Dan ma jistax jiġi ffissat fil-livell molekulari. L-istess mobilità tal-katina li tagħti reżistenza għall-impatt tagħmel il-wiċċ artab biżżejjed biex jimmarka bid-dwiefer.
Is-soluzzjoni tal-industrija hija kisi iebes-normalment saffi bbażati fuq is-silikon-jew akriliku-applikati permezz ta' tgħaddis, kisi tal-fluss, jew depożizzjoni tal-plażma. Sistemi ta' kisja iebsa tajba jiksbu polikarbonat għal ebusija tal-lapes ta' 2H-4H, li joqrob lejn il-ħġieġ. Iżda l-kisja żżid l-ispejjeż u l-passi tal-ipproċessar.
Għal nuċċalijiet, essenzjalment il-lentijiet tal-polikarbonat kollha jintbagħtu b'kisi iebes. Għall-ħġieġ industrijali, verżjonijiet miksija u mhux miksija t-tnejn għandhom swieq skont it-tolleranza tal-applikazzjoni għall-immarkar tal-wiċċ.
Riċiklaġġ Realtà
Il-polikarbonat huwa teknikament riċiklabbli. Huwa termoplastiku, wara kollox-dewwebha u erġa' agħmel. Il-kodiċi tar-reżina 7 ("Oħrajn") ikopriha.
Ir-realtà hija messier. Il-materjal huwa sensittiv għad-degradazzjoni termali, jitlef il-piż molekulari ma 'kull ċiklu ta' pproċessar. Il-kontaminazzjoni hija problema-plastiks imħallat jagħmlu l-lottijiet inutilizzabbli. U l-volumi sempliċement mhumiex hemm meta mqabbla ma 'PET jew HDPE. Ħafna mill-programmi tal-bankina ma jaċċettawhiex.
Jeżistu programmi ta 'riċiklaġġ industrijali għal affarijiet bħal fliexken tal-ilma u diski ottiċi, iżda l-perċentwal li fil-fatt jilħaq lir-riċiklaturi jibqa' żgħir. Ir-riċiklaġġ kimiku (depolimerizzazzjoni lura għal BPA u karbonat) huwa teknikament fattibbli iżda għadu mhux ekonomiku fuq skala.
Fejn Sejra
Il-kapaċità tal-produzzjoni qed tkompli tikber-x'imkien fit-tramuntana ta' 6 miljun tunnellata metrika fis-sena issa. L-Asja tiddomina kemm il-produzzjoni kif ukoll il-konsum.
Ix-xejriet tar-riċerka jinkludu:
Alternattivi bbażati fuq il-bijo-użu ta' isosorbide minflok BPA
Nanokomposti għal reżistenza mtejba tal-grif mingħajr ma tiġi sagrifikata t-trasparenza
Sistemi ta' kisi li jfejqu lilhom infushom
Ċarezza ottika aħjar għall-applikazzjonijiet tad-dawl LED
It-tranżizzjoni tal-EV qed tmexxi domanda ġdida sinifikanti fid-dwal tal-karozzi u l-housings tal-batteriji. Ir-rekwiżiti tat-tnaqqis tal-piż jiffavorixxu l-plastiks fuq il-ħġieġ u l-metall fejn il-proprjetajiet jippermettu.
Bottom Line
Il-polikarbonat jokkupa niċċa mhux tas-soltu: b'saħħtu biżżejjed għal applikazzjonijiet strutturali eżiġenti, ċar biżżejjed għal użi ottiċi, proċessabbli permezz ta 'kważi kull metodu ta' formazzjoni tal-plastik. Il-kombinazzjoni ma teżistix x'imkien ieħor.
Mhuwiex perfett. Is-sensittività tal-grif tillimita fejn tista 'tużah mhux miksi. Il-ħaġa tal-BPA tikkomplika l-applikazzjonijiet tal-kuntatt tal-ikel-. L-istabbiltà UV teħtieġ addittivi jew kisi.
Imma meta jkollok bżonn armatura trasparenti, ħġieġ ħafif, lentijiet reżistenti għall-impatt-, jew mitt applikazzjoni oħra fejn "ċar u iebsa" fuq il-lista ta' rekwiżiti-il-polikarbonat normalment ikun fejn tispiċċa. Ħamsin sena wara l-kummerċjalizzazzjoni, xejn ma jaqbel ma' dak li jagħmel.