آشنایی با پلی کربنات - بخش اول

آشنایی با پلی کربنات: خواص، کاربردها و موارد استفاده از این پلاستیک همه کاره - بخش اول

پلی کربنات ماده‌ای است که به لطف ترکیب برجسته دوام، سازگاری و شفافیت انقلابی در صنایع ایجاد کرده است. کاربردهای این پلاستیک قوی و سبک از اقلام روزانه مانند لیوان و بطری گرفته تا موارد حیاتی مانند ساختمان‌ سازی و فناوری متغیر است. اما این سوال همچنان باقی است: چه چیزی به پلی کربنات چنین قدرت فوق‌ العاده‌ای می‌دهد و چرا هنوز هم این ماده انتخابی برای بسیاری از کاربردهای متنوع است؟ بنابراین، در اینجا ما نه تنها درمورد ویژگی‌های مهم پلی کربنات، بلکه درمورد صنایعی که در خدمت آن هستند و رایج‌ترین کاربردهای آن نیز صحبت خواهیم کرد.

مقدمه‌ای بر پلی کربنات

پلی کربنات چیست؟

به طور خلاصه، پلی کربنات یک پلیمر ترموپلاستیک چندمنظوره و مقاوم است که دربین مواد برتر با بالاترین کیفیت و بهترین ویژگی‌ها در صنایع مختلف رتبه بندی می‌شود. این ماده جایگزین بسیار خوبی برای شیشه و اکریلیک است زیرا مقاومت ضربه بالا، شفافیت و وزن بسیار کمی دارد. پلی کربنات ازطریق فرآیند پلیمریزاسیون بیسفنول A (BPA) و فسژن تولید شده و موجب ایجاد ماده‌ای می‌شود که به راحتی قابل تغییر شکل، قالب ‌گیری و شکل ‌دهی حرارتی است. پلی کربنات همچنین دارای خواصی مانند مقاومت در برابر استرس، محافظت در برابر اشعه ماوراء بنفش و محافظت در برابر گرما است که آن را به یک ماده مکمل جهت استفاده در بخش‌های ساخت و ساز، خودرو، الکترونیک و کالاهای مصرفی تبدیل می‌کند. علاوه براین، قابل بازیافت بودن پلی کربنات جذابیت آن را به عنوان یک انتخاب سازگارتر با محیط زیست در تولید افزایش می‌دهد.

خواص کلیدی پلی کربنات

1. مقاومت ضربه بالا: برتر از شیشه و اکریلیک

2. شفافیت استثنایی: تا 90 درصد انتقال نور

3. ساختار سبک: 50 درصد سبک‌تر از شیشه

4. پایداری حرارتی: تحمل دما از -40 درجه تا 248 درجه فارنهایت

5. قابل بازیافت: سازگار با محیط زیست

تاریخچه و توسعه پلاستیک پلی کربنات

پلاستیک پلی کربنات اولین بار در سال ۱۸۹۸ توسط دانشمند آلمانی آلفرد آینهورن سنتز شد. با این حال، تا اواسط قرن بیستم این ماده ازنظر تجاری چندان مورد توجه نبود. در سال ۱۹۵۳، زمانی که هرمان اشنل از شرکت بایر در آلمان و دانیل دبلیو فاکس از شرکت جنرال الکتریک در ایالات متحده به طور همزمان روش‌هایی را برای تولید پلی کربنات توسعه داده و ثبت اختراع کردند، پیشرفت بزرگی حاصل شد. آنها این کار را بدون هیچ همکاری انجام دادند و کاملاً از کار یکدیگر بی‌اطلاع بودند. درحالی که توسعه فرآیندهای تولید در مقیاس بزرگ به اشنل نسبت داده می‌شود، همکاری فاکس با شرکت جنرال الکتریک بود که کاربردهای صنعتی متنوعی را برای پلی کربنات ایجاد کرد.

آلفرد آینهورن برای اولین بار پلی کربنات را سنتز کرد و هرمان اشنل (بایر) و دنیل دبلیو. فاکس (جنرال الکتریک) نیز به طور مستقل روش‌های تولید را توسعه دادند. تجاری ‌سازی پلی‌ کربنات در اواخر دهه ۱۹۵۰ میلادی آغاز شد و درست در همان زمان، تطبیق‌ پذیری آن به سرعت مورد توجه قرار گرفت. به عنوان مثال، پلی کربنات ابتدا به دلیل استحکام و شفافیت در بخش‌های خودرو و هوافضا مورد استفاده قرار می‌گرفت اما اکنون پلی ‌کربنات به طور گسترده در صنایعی مانند ساخت و ساز، الکترونیک، رسانه‌های نوری و کالاهای مصرفی استفاده می‌شود. جایگاه کنونی این ماده نشان می‌دهد که مقامات مقررات زیست‌ محیطی را وضع کرده‌اند که نیاز به مواد پایدار را ایجاب می‌کند. از این رو، فرآیند بازیافت پلی ‌کربنات همچنان درحال بهبود است. ماده‌ای که بیش از یک قرن پیش کشف شد، به دلیل این پیشرفت‌های مداوم، هنوز هم یک عامل اساسی در مهندسی و تولید امروزی محسوب می‌شود.

کاربردهای رایج ورق‌های پلی کربنات

ورق‌های پلی کربنات به دلیل کیفیت، دوام، شفافیت و کاربردهای متنوع خود بسیار مورد توجه قرار گرفته‌اند به طوری که دلیل اصلی استفاده از آنها به عنوان ماده‌ای بسیار ضروری و مفید در بسیاری از صنایع است. به عنوان مثال، از برخی از کاربردهای رایج آنها می‌توان به این موارد اشاره کرد:

1. ساختمان سازی و معماری: باتوجه به اینکه ورق‌های پلی کربنات می‌توانند شرایط آب و هوایی شدید را تحمل کرده و درعین حال، نرخ بالای انتقال نور را فراهم کنند، اغلب به عنوان بخشی از سازه در ساخت نورگیرها، گلخانه‌ها و سقف استفاده می‌شوند. علاوه بر استحکام، وزن سبکی نیز دارند که نصب آنها را برای صنعتگران آسان می‌کند و در زمینه‌هایی که به شفافیت محکم نیاز است، نیز بسیار کارآمد هستند.

2. خودروسازی: این ورق‌ها معمولا در صنعت خودروسازی به منظور تولید قطعات مختلف ازجمله لنزهای چراغ جلو، سانروف و شیشه جلو خودرو استفاده می‌شوند. مقاومت ضربه‌ای آنها، ایمنی و دوام را حتی در کاربردهایی که فشار زیاد است، تضمین می‌کند.

3. الکترونیک: پلی کربنات پایه اصلی بخش الکترونیک به شمار می‌رود زیرا نقش اصلی آن در ساخت صفحه نمایش‌های LED و محفظه‌های دستگاه‌های الکترونیکی است. خواص عایق عالی و مقاومت در برابر شعله آن نیز برای ایمنی و عملکرد الکترونیک مدرن بسیار مهم است.

4. کاربردهای ایمنی: مقاومت پلی کربنات در برابر ضربه، آن را برای طیف وسیعی از کاربردهای ایمنی ازجمله تولید شیشه ضد گلوله، سپر ضد شورش و کلاه ایمنی مناسب می‌سازد. این ماده بدون کاهش دید یا ضریب راحتی، استحکامی شبیه به شیشه به آن می‌بخشد.

5. تابلوها و نمایشگرها: ساخت تجهیزات بصری پر هیجان مشخصه دنیای تجارت هستند؛ از این رو ورق‌های پلی کربنات برای کاربردهایی مانند تابلوهای نورانی و نمایشگرهای تبلیغاتی مورد توجه قرار می‌گیرند. مقاومت پلی کربنات در برابر آب و هوا و توانایی چاپ تصاویر گرافیکی واضح برای چنین کاربردهایی مناسب است. این به معنای دید با کیفیت بالا در داخل و خارج از منزل است که ماندگاری بالایی دارد.

6. تجهیزات پزشکی: پلی کربنات با معرفی دستگاه‌های انکوباسیون، ابزارهای جراحی و محفظه‌های تجهیزات پزشکی، جایگاه خود را در حوزه پزشکی تثبیت کرده است. قابلیت استریل شدن و شفافیت بالا، آن را به ماده‌ای محبوب برای کاربردهای حساس پزشکی تبدیل کرده است.

روندهای فعلی بازار پلی کربنات

تولید ورق‌های پلی کربنات همچنان درحال افزایش است زیرا تولیدکنندگان دائما درحال ارتقاء ویژگی‌های آنها باهدف برآوردن نیازهای مدرن مانند محافظت در برابر اشعه ماوراء بنفش و قابلیت بازیافت هستند. داده‌های جستجوی اخیر افزایش قابل توجه تقاضا برای مواد پلی کربنات برای پایداری و کاربردهای نوآورانه نشان داده است که نشان دهنده روند روبه رشد به سمت پیشرفت‌های سازگار با محیط زیست و استفاده گسترده‌تر از این مواد در بخش‌های مختلف فناوری پیشرفته است.

ویژگی‌ها و خواص پلی کربنات

1. خواص فیزیکی پلی کربنات:

اولین چیزی که هنگام صحبت از پلی کربنات به ذهن شما خطور می‌کند این است که یکی از سازگارترین ترموپلاستیک‌ها است. علاوه براین، دارای ویژگی‌های مقاومت بالا در برابر ضربه، وزن کم و دید نوری عالی است. استحکام آن در برابر فشارهای مکانیکی بسیار بالا است زیرا می‌تواند بسیاری از این فشارها را قبل از شکستن یا تغییر شکل تحمل کند. علاوه براین، این ماده کاملا شفاف است زیرا حدود 90 درصد از نور را از خود عبور می‌دهد. بنابراین، در بسیاری از کاربردها جایگزین بسیار خوبی برای شیشه خواهد بود. علاوه براین، پلی کربنات مقاومت حرارتی بسیار خوبی دارد که به آن اجازه می‌دهد در کاربردهایی با محدوده دمایی متغیر از -40 درجه تا 248 درجه فارنهایت (-40 درجه تا 120 درجه سانتیگراد) استفاده شود.

براساس آخرین داده‌های تحقیقاتی، دوام و پایداری پلی‌ کربنات ازجمله موضوعات مورد توجه است. جستجوها عمدتا مربوط به پتانسیل بازیافت و استفاده مجدد آن و همچنین عملکرد آن درمعرض نور  UV یا سایر محیط‌های خشن است. این نشان می‌دهد که مصرف‌ کنندگان و صنایع اکنون به دنبال موادی هستند که هم پایدار و هم بادوام باشند. این رویکرد نشان‌ دهنده تغییر در اولویت‌های آنهاست.