पॉलीकार्बोनेट(पीसी) थर्मोप्लास्टिक पॉलिमर के एक परिवार से संबंधित है जो उनकी आणविक रीढ़ के भीतर कार्बोनेट लिंकेज (−O−(C=O)−O−) द्वारा विशेषता है। पहली बार 1953 के दौरान बायर में हरमन श्नेल और जनरल इलेक्ट्रिक में डैनियल फॉक्स द्वारा स्वतंत्र रूप से संश्लेषित किया गया, यह इंजीनियरिंग प्लास्टिक 90% प्रकाश संचरण के करीब ऑप्टिकल स्पष्टता, कांच के 250 गुना से अधिक प्रभाव प्रतिरोध, और 40 डिग्री से 120 डिग्री की कामकाजी सीमा में थर्मल स्थिरता का एक असामान्य संयोजन प्रदर्शित करता है। सामग्री की अनाकार संरचना का अर्थ है कि इसके अणुओं में इसकी पारदर्शिता और बिना फ्रैक्चर के महत्वपूर्ण प्लास्टिक विरूपण से गुजरने की क्षमता के लिए लंबी दूरी के क्रिस्टलीय क्रम का अभाव है।
सामान हर जगह है
बात यह है: आपने शायद आज बिना एहसास के कम से कम तीन बार पॉलीकार्बोनेट को छुआ होगा। आपका फ़ोन केस? संभवतः पॉलीकार्बोनेट या पीसी मिश्रण। काम पर वो सुरक्षा चश्मा? पॉलीकार्बोनेट. आपकी कार पर हेडलाइट कवर है? हाँ. यहां तक कि आपके कार्यालय की रसोई में पानी निकालने वाला जग भी।
और इससे पहले कि हम आपके बैंक में दंगा ढाल, विमान छतरियां, बुलेटप्रूफ "ग्लास" जैसी अजीब चीजों में उतरें। वह सीडी जो आपको पिछले सप्ताहांत अपने माता-पिता के तहखाने में मिली थी। ग्रीनहाउस। शिशु को बोतलें (हालाँकि यह जटिल हो गया है-बाद में इस पर और अधिक जानकारी दी जाएगी)।
क्यों इंजीनियर इस पर वापस आते रहते हैं?
प्रभाव प्रतिरोध की बात अधिकांश लेखों की तुलना में अधिक ध्यान देने योग्य है। हम "प्लास्टिक के लिए बहुत मजबूत" के बारे में बात नहीं कर रहे हैं। हम एक ऐसी सामग्री के बारे में बात कर रहे हैं जो ठीक से परत चढ़ाने पर गोली को रोक सकती है। मानक पॉलीकार्बोनेट शीट बिना टूटे हथौड़े के सीधे प्रहार को सहन कर सकती है। इसे ऐक्रेलिक या कांच के साथ आज़माएं और आप टुकड़े-टुकड़े कर देंगे।
जो चीज यह काम करती है वह आणविक संरचना है। वे कार्बोनेट समूह जिनका मैंने पहले उल्लेख किया था? वे बहुलक श्रृंखलाओं को दरार प्रसार के बजाय विरूपण के माध्यम से ऊर्जा को अवशोषित करने की अनुमति देते हैं। जंजीरें टूटने से पहले खिंच सकती हैं और एक-दूसरे से फिसल सकती हैं। यही कारण है कि पॉलीकार्बोनेट को ठंडा मोड़ा जा सकता है। आप वास्तव में इसे कई मामलों में गर्म किए बिना शीट मेटल ब्रेक पर बना सकते हैं।
कांच का संक्रमण तापमान 147 डिग्री के आसपास रहता है। उसके नीचे, यह कठोर है। ऊपर से यह धीरे-धीरे नरम होकर काम लायक हो जाता है। यह निर्माताओं को एक विस्तृत प्रसंस्करण विंडो प्रदान करता है जो अधिक परिष्कृत इंजीनियरिंग प्लास्टिक प्रदान नहीं करता है।
प्रकाश संचरण
अनकोटेड पॉलीकार्बोनेट लगभग 88% दृश्य प्रकाश संचारित करता है, जो इसे ऑप्टिकल ग्लास की दूरी के भीतर रखता है। कुछ ग्रेड 92% तक पहुँच गए। अपवर्तक सूचकांक मानक ग्लास की तुलना में लगभग 1.58-अधिक चलता है, जो वास्तव में इसे पतले-प्रोफ़ाइल चश्मे के लेंस के लिए उपयोगी बनाता है।
लेकिन यहाँ वह है जो विशेष शीट आपको हमेशा नहीं बताती है: यूवी एक्सपोज़र के तहत समय के साथ सामग्री पीली हो जाती है जब तक कि स्थिर न हो जाए। कच्चा पॉलीकार्बोनेट सूरज की रोशनी में छोड़ दिया जाए तो एक या दो साल के भीतर एम्बर रंग में बदल जाएगा। अधिकांश वाणिज्यिक शीट इसी कारण से यूवी स्थिर सतहों के साथ आती हैं।
बीपीए प्रश्न
हमें बिस्फेनॉल ए के बारे में बात करने की ज़रूरत है।
मानक पॉलीकार्बोनेट बीपीए को फॉस्जीन के साथ प्रतिक्रिया करके बनाया जाता है। BPA एक अंतःस्रावी विघटनकर्ता है -यह शरीर में एस्ट्रोजन की नकल करता है। और हां, पॉलीकार्बोनेट कंटेनरों से थोड़ी मात्रा में रिसाव हो सकता है, खासकर गर्म होने पर या अम्लीय सामग्री के संपर्क में आने पर।
यह 2008{1}}2012 के आसपास एक महत्वपूर्ण चिंता का विषय बन गया, जिसके कारण कई देशों में शिशु बोतलों पर नियामक कार्रवाई हुई और ट्राइटन (जो विभिन्न मोनोमर्स का उपयोग करता है) जैसे बीपीए मुक्त विकल्पों का विकास हुआ। एफडीए अभी भी खाद्य-संपर्क पॉली कार्बोनेट को मौजूदा जोखिम स्तरों पर सुरक्षित मानता है, लेकिन बहस जारी है।
औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए {{0}मशीन गार्ड, ग्लेज़िंग, सुरक्षात्मक कवर {{1}बीपीए लीचिंग अनिवार्य रूप से एक गैर-{2}मुद्दा है। लेकिन खाद्य संपर्क अनुप्रयोग विवादित क्षेत्र बने हुए हैं। बस जानने लायक है.
सामग्री के साथ कार्य करना
पॉलीकार्बोनेट मशीनें खूबसूरती से। मानक कार्बाइड टूलींग ठीक काम करता है। आप इसे ड्रिल कर सकते हैं, इसे देख सकते हैं, इसे रूट कर सकते हैं-मुख्य सावधानी ज़्यादा गरम होने से बचना है, जो उपकरण के किनारों पर स्थानीय पिघलने और चिपचिपा जमाव का कारण बनता है। तीव्र उपकरण और मध्यम गति इसका उत्तर हैं।
थर्मोफॉर्मिंग के लिए पहले शीट को सुखाने की आवश्यकता होती है। पॉलीकार्बोनेट हाइग्रोस्कोपिक है (वायुमंडलीय नमी को अवशोषित करता है), और फंसा हुआ पानी गर्म करने के दौरान बुलबुले बनाता है। अधिकांश फैब्रिकेटर बनाने से पहले शीट को 2-4 घंटे के लिए 120 डिग्री पर सुखाते हैं।
टुकड़ों को जोड़ने के लिए:
सॉल्वेंट वेल्डिंग काम करता है, लेकिन देखभाल की आवश्यकता होती है।
थर्मल विस्तार को समायोजित करने के लिए यांत्रिक बन्धन को बड़े आकार के छेद की आवश्यकता होती है
पॉलीयुरेथेन या सिलिकॉन चिपकने वाले के साथ चिपकने वाला बंधन सबसे क्षमाशील परिणाम देता है
इंजेक्शन मोल्डिंग उच्च मात्रा वाला दृष्टिकोण है। बैरल तापमान लगभग 280{5}}320 डिग्री, मोल्ड तापमान 80-120 डिग्री। सामग्री नमी संदूषण को माफ नहीं करती है - अवशिष्ट पानी पिघल प्रसंस्करण के दौरान हाइड्रोलाइटिक गिरावट का कारण बनता है, आणविक भार और यांत्रिक गुणों को नष्ट कर देता है।
यह कैसे ढेर हो जाता है
ऐक्रेलिक के विरुद्ध (पीएमएमए)
ऐक्रेलिक ऑप्टिकली बेहतर है {{0}अधिक स्पष्ट, धुंधला होने की संभावना कम है, बॉक्स के बाहर बेहतर खरोंच प्रतिरोध है। यह सस्ता भी है. लेकिन पॉलीकार्बोनेट के लचीले होने पर ऐक्रेलिक प्रभाव में टूट जाता है। यदि कोई चीज़ आपकी ग्लेज़िंग सामग्री से टकरा सकती है, तो पॉलीकार्बोनेट जीत जाता है।
कांच के विरुद्ध
कांच पर खरोंचें कम पड़ती हैं। कांच पीला नहीं होता. फ्लैट पैनल के लिए ग्लास सस्ता है। ग्लास आपको बेहतर ऑप्टिकल स्पष्टता देता है।
लेकिन समान मोटाई में कांच का वजन प्रति वर्ग फुट से लगभग दोगुना होता है। कांच खतरनाक टुकड़ों में टूट जाता है। कांच को ठंडा नहीं मोड़ा जा सकता. विश्वसनीय परिणामों के लिए ग्लास को विशेष उपकरण और जलवायु नियंत्रित कटिंग वातावरण की आवश्यकता होती है।
ऐसी किसी भी चीज़ के लिए जहां वजन मायने रखता है या टूट-फूट के परिणाम होते हैं, {{0}जो बहुत सारे अनुप्रयोगों के रूप में सामने आता है, पॉलीकार्बोनेट विनिर्देशन की तुलना में अधिक मायने रखता है।
ग्रेड जिनके बारे में कोई बात नहीं करता
मानक स्पष्ट सामग्री पर सारा ध्यान जाता है। लेकिन विशेष ग्रेड वे हैं जहां चीजें दिलचस्प हो जाती हैं।
अग्निरोधी ग्रेड
इसमें एडिटिव्स (अक्सर हैलोजेनेटेड या फॉस्फोरस आधारित) शामिल होते हैं जो सामग्री को UL94 V-0 रेटिंग को पूरा करने की अनुमति देते हैं। ये विद्युत बाड़ों और डेटा सेंटर उपकरणों में दिखाई देते हैं।
01
ग्लास-भरे हुए ग्रेड
नाटकीय रूप से बेहतर कठोरता और आयामी स्थिरता के लिए कुछ प्रभाव प्रतिरोध का त्याग करें . 20-30% ग्लास लोडिंग आम है। इनका उपयोग संरचनात्मक घटकों में होता है जहां रेंगना प्रतिरोध मायने रखता है।
02
पीसी/एबीएस मिश्रण
पॉलीकार्बोनेट की प्रभाव शक्ति को एबीएस की प्रक्रियाशीलता और कम लागत के साथ संयोजित करें। अधिकांश लैपटॉप हाउसिंग पीसी/एबीएस के कुछ प्रकार का उपयोग करते हैं। मिश्रण अनुपात यह निर्धारित करता है कि आप लागत, प्रभाव या गर्मी प्रतिरोध के लिए अनुकूलन करते हैं या नहीं।
03
ऑप्टिकल ग्रेड
नियंत्रित अपवर्तक सूचकांक और न्यूनतम द्विअपवर्तन के साथ प्रकाश गाइड, ऑटोमोटिव लाइटिंग और कैमरा लेंस में जाते हैं।
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खरोंच की समस्या
यहाँ सामग्री की दुखती रग है: पॉलीकार्बोनेट आसानी से खरोंचता है। शर्मनाक ढंग से आसानी से, बाकी सब कुछ देखते हुए भी यह अच्छा करता है।
यह आणविक स्तर पर ठीक करने योग्य नहीं है। वही श्रृंखला गतिशीलता जो प्रभाव प्रतिरोध देती है, सतह को नाखूनों से चिह्नित करने के लिए पर्याप्त नरम बनाती है।
उद्योग समाधान कठोर कोटिंग्स हैं जो आमतौर पर सिलिकॉन आधारित या ऐक्रेलिक आधारित परतें होती हैं जिन्हें डिपिंग, फ्लो कोटिंग या प्लाज्मा जमाव के माध्यम से लागू किया जाता है। अच्छे कठोर कोट सिस्टम में पॉलीकार्बोनेट से लेकर पेंसिल तक की कठोरता 2H-4H होती है, जो कांच के करीब होती है। लेकिन कोटिंग लागत और प्रसंस्करण चरणों को जोड़ती है।
चश्मे के लिए, अनिवार्य रूप से सभी पॉलीकार्बोनेट लेंस कठोर कोटिंग के साथ आते हैं। औद्योगिक ग्लेज़िंग के लिए, लेपित और बिना लेपित दोनों संस्करणों का बाजार सतह अंकन के लिए अनुप्रयोग की सहनशीलता पर निर्भर करता है।
पुनर्चक्रण वास्तविकता
पॉलीकार्बोनेट तकनीकी रूप से पुनर्चक्रण योग्य है। यह थर्मोप्लास्टिक है, आख़िरकार इसे पिघलाकर दोबारा ढाल दिया जाता है। रेज़िन कोड 7 ("अन्य") इसे कवर करता है।
हकीकत तो और भी गड़बड़ है. सामग्री थर्मल क्षरण के प्रति संवेदनशील है, प्रत्येक प्रसंस्करण चक्र के साथ आणविक भार कम हो जाता है। संदूषण एक समस्या है -मिश्रित प्लास्टिक बैचों को अनुपयोगी बना देता है। और पीईटी या एचडीपीई की तुलना में वॉल्यूम बिल्कुल भी नहीं है। अधिकांश कर्बसाइड प्रोग्राम इसे स्वीकार नहीं करते हैं।
पानी की बोतलों और ऑप्टिकल डिस्क जैसी चीज़ों के लिए औद्योगिक पुनर्चक्रण कार्यक्रम मौजूद हैं, लेकिन वास्तव में पुनर्चक्रणकर्ताओं तक पहुँचने का प्रतिशत छोटा है। रासायनिक पुनर्चक्रण (बीपीए और कार्बोनेट में डीपोलीमराइजेशन) तकनीकी रूप से संभव है लेकिन अभी तक बड़े पैमाने पर किफायती नहीं है।
यह कहाँ जा रहा है
उत्पादन क्षमता अब कहीं-कहीं 6 मिलियन मीट्रिक टन प्रति वर्ष बढ़ रही है। उत्पादन और उपभोग दोनों पर एशिया का प्रभुत्व है।
अनुसंधान रुझानों में शामिल हैं:
BPA के स्थान पर आइसोसोरबाइड का उपयोग करके जैव - आधारित विकल्प
पारदर्शिता से समझौता किए बिना बेहतर खरोंच प्रतिरोध के लिए नैनोकम्पोजिट
स्वयं-हीलिंग कोटिंग सिस्टम
एलईडी प्रकाश अनुप्रयोगों के लिए बेहतर ऑप्टिकल स्पष्टता
ईवी परिवर्तन ऑटोमोटिव लाइटिंग और बैटरी हाउसिंग में महत्वपूर्ण नई मांग बढ़ा रहा है। जहां गुण अनुमति देते हैं वहां वजन घटाने की आवश्यकताएं कांच और धातु की तुलना में प्लास्टिक को प्राथमिकता देती हैं।
जमीनी स्तर
पॉलीकार्बोनेट एक असामान्य स्थान रखता है: संरचनात्मक अनुप्रयोगों की मांग के लिए पर्याप्त मजबूत, ऑप्टिकल उपयोग के लिए पर्याप्त स्पष्ट, लगभग हर प्लास्टिक बनाने की विधि के माध्यम से संसाधित करने योग्य। यह संयोजन अन्यत्र मौजूद नहीं है.
यह पूर्ण नहीं है. स्क्रैच संवेदनशीलता सीमित है जहां आप इसे बिना लेपित उपयोग कर सकते हैं। BPA चीज़ भोजन संपर्क अनुप्रयोगों को जटिल बना देती है। यूवी स्थिरता के लिए एडिटिव्स या कोटिंग्स की आवश्यकता होती है।
लेकिन जब आपको पारदर्शी कवच, हल्के ग्लेज़िंग, प्रभाव प्रतिरोधी लेंस, या सैकड़ों अन्य अनुप्रयोगों की आवश्यकता होती है, जहां आवश्यकताओं की सूची में "स्पष्ट और सख्त" सबसे ऊपर होता है, तो आमतौर पर पॉलीकार्बोनेट ही होता है जहां आप पहुंचते हैं। व्यावसायीकरण के पचास साल बाद, इसके जैसा कुछ भी नहीं है।