پلی‌کربنات
پلی کربنات (به انگلیسی: Polycarbonate) از خانواده پلیمرهای ترموپلاستیک است؛ و به گستردگی در زمینه‌های قالب سازی و تغییرات حرارتی کاربرد دارد. این نوع پلاستیک‌ها به گستردگی در صنایع شیمیایی نوین کاربرد دارند از انواع آن می‌توان به پلی کربنات تخت اشاره کرد.
| پلی کربنات | |
|---|---|
 Repeating chemical structure unit of | |
| Physical Properties | |
| چگالی | 1.20–1.22 g/cm3 |
| مقدار آبه | ۳۴٫۰ |
| ضریب شکست | 1.584–1.586 |
| Flammability | V0-V2 |
| Limiting اکسیژن index | ۲۵–۲۷٪ |
| Water absorption – تعادل شیمیاییای‌اس‌تی‌ام بین‌الملل | ۰٫۱۶–۰٫۳۵٪ |
| Water absorption – over 24 hours | ۰٫۱٪ |
| Radiation resistance | Fair |
| فرابنفش resistance | Fair |
| Mechanical Properties | |
| Young's modulus (E) | ۲٫۰–۲٫۴ گیگاپاسکال (یکا) |
| مقاومت کششی نهایی | ۵۵–۷۵ مگاPa |
| مقاومت فشاری | >80 MPa |
| تغییر شکل (مهندسی) @ break | ۸۰–۱۵۰٪ |
| نسبت پواسون | ۰٫۳۷ |
| سختی – سختی راکول | M70 |
| Izod impact strength | ۶۰۰–۸۵۰ ژول/m |
| آزمون ضربه شارپی | ۲۰–۳۵ کیلوJ/m2 |
| Abrasive resistance – ای‌اس‌تی‌ام بین‌الملل D1044 | ۱۰–۱۵ میلیگرم/۱۰۰۰ چرخش (فیزیک) |
| اصطکاک | ۰٫۳۱ |
| سرعت صوت | 2270 m/s |
| Thermal Properties | |
| دمای ذوب | ۱۵۵ درجه سلسیوس (۳۱۱ درجه فارنهایت)[1] |
| دمای انتقال شیشه | ۱۴۷ درجه سلسیوس (۲۹۷ درجه فارنهایت) |
| دمای خمش حرارتی – 10 kنیوتون (یکا) (Vicat B) | ۱۴۵ درجه سلسیوس (۲۹۳ درجه فارنهایت) |
| دمای خمش حرارتی – 0.45 MPa | ۱۴۰ درجه سلسیوس (۲۸۴ درجه فارنهایت) |
| دمای خمش حرارتی – 1.8 MPa | ۱۲۸ درجه سلسیوس (۲۶۲ درجه فارنهایت) - ۱۳۸ درجه سلسیوس (۲۸۰ درجه فارنهایت) |
| Upper working temperature | ۱۱۵ درجه سلسیوس (۲۳۹ درجه فارنهایت) - ۱۳۰ درجه سلسیوس (۲۶۶ درجه فارنهایت) |
| Lower working temperature | −۴۰ درجه سلسیوس (−۴۰ درجه فارنهایت)[2] |
| انبساط گرمایی | ۶۵–۷۰ × 10−6/کلوین |
| ظرفیت گرمایی | 1.2–1.3 kJ/(کیلوگرم·K) |
| رسانندگی گرمایی @ ۲۳ °C | 0.19–0.22 وات/(m·K) |
| ضریب نفوذ گرمایی @ ۲۵ °C | 0.144 mm²/s[3] |
| Electrical Properties | |
| ثابت گذردهی خلأ @ 1 Mهرتز | ۲٫۹ |
| گذردهی @ ۱ MHz | ۲٫۵۶۸ × 10−11 فاراد/m |
| تراوایی مغناطیسی @ ۱ MHz | ۰٫۸۶6(2) |
| تراوایی مغناطیسی @ ۱ MHz | ۱٫۰۸9(2) میکروN/آمپر (یکا)2 |
| Dielectric strength | ۱۵–۶۷ ولت/mm |
| Dissipation factor @ ۱ هرتز | ۰٫۰۱ |
| Surface رسانایی الکتریکی | 1015 اهم/sq |
| Volume رسانایی الکتریکی | 1012–1014 اهم·m |
| Near to Short-wave فروسرخ Transmittance طیف الکترومغناطیسی | |
| Chemical Resistance | |
| اسیدs – غلظت | Poor |
| اسیدs – غلظت | Good |
| الکلs | Good |
| قلیاییs | Good-Poor |
| هیدروکربن آروماتیکs | Poor |
| گریس & روغنs | Good-fair |
| هالوآلکان | Good-poor |
| هالوژنs | Poor |
| کتونs | Poor |
| گاز permeation @ ۲۰ °C | |
| نیتروژن | 10 – 25 cm3·mm/(m2·day·بار (یکا)) |
| اکسیژن | 70 – 130 cm3·mm/(m2·day·Bar) |
| کربن دی‌اکسید | 400 – 800 cm3·mm/(m2·day·Bar) |
| بخار آب | 1–2 gram·mm/(m2·day) @ ۸۵٪–۰٪ رطوبت نسبی شیو (حسابان) |
| Economic Properties | |
| Price | ۲٫۶ – ۲٫۸ یورو/kg[4] |
مقدمه
پلی کربنات سخت‌ترین ماده شفافی است که به عنوان گزینه‌ای مناسب به جای شیشه در بخش‌های مختلف ساختمانی مورد استفاده قرار می‌گیرد. رزین پلی کربنات در سال ۱۹۵۳ میلادی توسط دکتر دانیل فاکس در کمپانی جنرال الکتریک پلاستیک ساخته و در سال ۱۹۵۸ به‌طور انبوه برای اولین بار به بازار عرضه گردید. انواع ورقهای ساخته شده نیز در سال ۱۹۶۸ تولید و روانه بازار شد. تنوع ساختاری ورقهای پلی کربنات امکان استفاده از آن را بر روی هر نوع سازه و در جوار هر نوع مصالح ساختمانی به راحتی فراهم نموده‌است و کاربردهای وسیعی را ایجاد می‌کند. تنوع رنگ این ورق، قابلیت سایه‌پذیری و عبور نور آن را به میزان ۳۵ تا ۸۲ درصد امکان‌پذیر می‌نماید که از نظر طراحی و هماهنگی با رنگ سایر مصالح از گستردگی خاص برخوردار می‌باشد. ورق پلی کربنات مسطح، ظاهر مشابه شیشه به ابعاد ۰۵/۳*۰۵/۲ متر تولید می‌گردد. این ورق دارای یک لایه ضد uvبرای محافظت در برابر نور آفتاب می‌باشد. می‌توان ورق با دوطرف ضد uv نیز سفارش داد، این ورق در ضخامت‌های ۱۰٬۱۲٬۲٬۳٬۴٬۶٬۸ میلی‌متر تولید می‌شود و علاوه بر بیرنگ (رنگ شیشه‌ای) دارای تمام رنگ‌های اصلی (برنز، آبی، شیری، زرد، قرمز، سبز) است. این ورق فقط از دوقسمت طول و عرض قابلیت خم شدن دارد، و مزیت آن سبک بودن آن است. کاربرد این ورق در انواع پوشش سقف‌ها، پارکینگ‌ها، سقف کاذب و دیواره‌های سوله و… است.
عوامل جوی مانند طوفان و تگرگ و حوادث طبیعی مانند زلزله از مهم‌ترین عوامل در تعیین و انتخاب مصالح ساختمانی مناسب می‌باشد که با توجه به شفافیت و ضربه پذیری و مقاوم بودن ورق پلی کربنات، استفاده از این ورق در لیست مصالح ساختمانی بیشترین میزان را به خود اختصاص داده‌است. سبک بودن وزن ورق پلی کربنات علاوه بر عدم تحمیل وزن اضافه به سازه موجود که خود عامل بسیار مهم در مورد مقاومت در برابر زلزله نیز می‌باشد، در حمل و نقل آن نیز نقش به سزایی دارد چه امکان انتقال آن در تعداد بسیار با وزن بسیار کم از هزینه متعلقه و تردد مربوط به آن می‌کاهد. با توجه به مسئله عدم تبادل حرارتی، کاهش هزینه انرژی در فصول مختلف چشمگیر است که این خود در مناطق سردسیر و گرمسیر یا حتی معتدل با توجه به اهمیت بهینه‌سازی میزان مصرف سوخت و انرژی الکتریکی از مهمتریت خصوصیات این ورق می‌باشد. سر و صدا و مزاحمت حاصل از آن همیشه از عوامل مهم در تأمین فضاهای امن از نظر مزاحمت صوتی بوده‌است. ورق پلی کربنات با ضخامت‌ها و لایه‌های مختلف عامل مؤثر در تأمین اینگونه فضاها است. اشعه ماوراء بنفش به عنوان اشعه سرطان زا مؤثر بر سلامتی موجودات زنده و به عنوان از بین برنده رنگ اجسام شناخته می‌شود در پناه ورقهای پلی کربنات به علت دارا بودن لایه ضد عبور این اشعه، فضایی سالم و قابل اطمینان ایجاد می‌گردد. مشکل تمیز نگاه داشتن نماها یا سقف‌های شفاف ساختمان‌ها همیشه وجود داشته که در مورد ورقهای پلی کربنات با توجه به خصوصیت آنتی استاتیک بودن لایه خارجی آن، گرد و غبار و دوده معلق در هوا جذب سطح ورق نشده و با اولین شستشوی ساده یا باران به راحتی پاکیزه می‌گردد. ضربه پذیری و نشکن بودن ورق پلی کربنات موجب فراهم کردن فضایی عاری از خطر در برابر سقوط اجسام می‌گردد.
صرفه اقتصادی پلی کربنات
از جمله مزیتهای پوشش پلی کربنات به جای شیشه هزینه کمتر ونیز وزن سبک‌تر آن می‌باشد. همچنین مقاومت بالای آن نسبت به پلاستیک باعث تقاضای روزافزون آن به عنوان پوشش در صنعت گلخانه گردیده‌است. پوشش پلی کربنات اغلب جهت پوشش قسمت‌های جلو، عقب و نیم دایره‌های مربوط یا کناره‌ها و سقف گلخانه درصورت تقاضای مشتری درنظرگرفته می‌شود. ورقهای پلی کربنات جایگزین مناسبی برای شیشه بوده و باعث صرفه جویی در انرژی می‌شوند. بطوری‌که در تابستان از ورود گرما به داخل جلوگیری کرده و در زمستان مانع خروج و هدر رفتن گرمای داخل می‌شوند.
معایب
ورق پلی کربنات نیز مانند هر ساخته دست بشر دارای معایبی می‌باشد. علیرغم تمامی محاسن ذکر شده از ورقهای پلی کربنات، یکی از بارزترین معایب آن را می‌توان به گرمایش بیش از حد فضای زیرین این ورقها خصوصاً در ماه‌های گرم سال اشاره کرد. در هنگام آتش‌سوزی اگرچه شعله‌ور نمی‌شود ولی دودزا می‌باشد. در کنار شفافیت مشابه شیشه، از مسئله خش پذیری سطح ورق نیز نمی‌توان دوری کرد که خود باعث کدر شدن سطح ورق و خدشه دار شدن دید می‌گردد. با خصوصیات بسیاری که در این محصول وجود دارد، بهای گران آن اجتناب ناپذیر است، چون بهای ماده اولیه و بخصوص پوشش ضد اشعه ماوراء بنفش خود از ارقام قابل توجه در این امر می‌باشد. یکی دیگر از معایب پلی کربنات حساسیت این پلیمر به ناچ و سوراخکاری است. در صورتی که پارگی ای در قسمتی از قطعات با جنس پلی کربنات ایجاد شود، احتمال شکت قطعه در آن نقطه بالا می‌رود. این پلیمر دارای بیسفنول ای می‌باشد که عامل مضر تلقی می‌گردد
مشخصات فنی و فیزیکی
ورقهای پلی کربنات کروگیت خاصیت خود خاموش شوندگی دارند؛ و در محدوده دمایی وسیعی از ۴۰- تا ۱۲۰ درجه سانتیگراد کاربرد دارند. همچنین از خواص عالی نوری برخوردارند، مقاومت به ضربه‌ای آن‌ها در حدود ۱۲۰ برابر شیشه معمولی است. دربرابر اغلب مواد شیمیایی و حلال‌ها مقاوم هستند. وزن سبک در حدود ۱/۲ شیشه هم ضخامت آن و حمل و نقل و نصب آسان، مقاومت در برابر شعله کلاس B1، از جمله محاسن آن می‌باشد، همچنین عایق مناسبی برای گرما و صوت می‌باشند.
ابعاد ورقهای ساده
- ضخامت ۲ تا ۱۲ میلی‌متر
- حداکثر عرض ۲۰۵۰ میلی‌متر
- طول بنا به درخواست مشتری
- سایز استاندارد: ۳۰۵۰ * ۲۰۵۰ میلی‌متر
ورقهای چند جداره
- ضخامت ۴–۶ میلی‌متر دوجداره
- ضخامت ۸–۱۰ میلی‌متر دو جداره
- ضخامت ۱۶ میلی‌متر سه جداره
- حداکثر عرض ۲۱۰۰ میلی‌متر
ویژگی صفحات پلی کربنات
- خواص شیمیایی
ورقهای پلی کربنات در درجه حرارت اتاق، و در مقابل اسیدهای الی و معدنی، روغن‌ها و محلول نمک‌های خنثی، هیدروکربن‌های آلیفاتیک و الکل‌ها مقاوم می‌باشند. مقاومت شیمیایی این ورقها در مقابل بسیاری از مواد پاک‌کننده درزگیرها و چسب‌های موجود در بازار با توجه به نتایج آزمایش‌های متعدد محرز گردیده‌است.
- مقاومت در برابر ضربه و خراش
مقاومت ضربه‌ای ورقهای پلی کربنات ۲۵۰ برابر شیشه هم ضخامت با آن می‌باشد. انواع ورقهای پلی کربنات در برابر خش و خراش در شرایط بسیار سخت آزمون، مقاومتی نزدیک به شیشه از خود نشان می‌دهد.
- مقاومت در برابر کشش و خمش (انعطاف‌پذیری)
مقاومت کششی ورقهای پلی کربنات بیش از ۷۰ نیوتن بر میلی‌متر مربع (N/mm²) در حد تسلیم فیزیکی این ورقها می‌باشد، مقاومت خمشی این ورقها در حدود ۲۵۰۰ نیوتن بر میلی‌متر مربع (N/mm²) می‌باشد که از مقاومت مطلوبی به‌شمار می‌روند.
- عایق حرارتی و صرفه جویی در مصرف انرژی
ورقهای پلی کربنات نور خورشید را جذب و در نتیجه هزینه تهویه مطبوع را در فصل گرما کاهش می‌دهنداین ویژگی در زمستان نیز باعث صرفه جویی در مصرف سوخت شده و به دلیل خاصیت عایقی بهتر نسبت به شیشه، سالیانه می‌توان به میزان ۳۰ لیتر سوخت مایع به ازاء هر متر مربع صرفه جویی نمود.
- خود خاموشی و اشتعال ناپذیری
ورقهای پلی کربنات آتش نمی‌گیرد، شعله‌ور نمی‌شود و در دمای بالای حریق به آرامی ذوب می‌شود و مانع گسترش آتش شده و به صورت خود به خودی خاموش می‌شود.
- مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش UV و سایر شرایط جوی
این محصول به دلیل دارا بودن پوشش ضد اشعه ماوراء بنفش UV در مقابل این اشعه از مقاومت بسیار بالایی برخوردار بوده و رنگ آن در اثر تابش اشعه خورشید تغییر نمی‌کند و ویژگی شفافیت خود را در مدت زمان طولانی حفظ می‌کند.
موارد مصرف
در صنایع اتومبیل جهت تزئینات داخلی خودرو، ساخت داشبورد و متعلقات آن، ساخت سپر و پانل‌های داخلی و شیشه‌های چراغ اتومبیل‌های مدرن، در صنعت تولید هولوگرام در مرحلهٔ ریکمباین در ساخت مستر شیم نیکلی، در صنایع بهداشتی و پزشکی جهت ساخت بطری‌های شفاف برای بسته‌بندی مواد غذایی و داروئی، ساخت انواع عینک‌های طبی و صنعتی و همچنین تهیه لنزهای چشمی در رنگ‌های مختلف، لوازم دیالیز، آندوسکوپی و انتقال خون و ساخت آمپول بدون سوزن، در صنایع برق و کامپیوتر جهت ساخت کانکتورهای الکتریکی، لوازم الکتروتکنیک، ساخت دیسک‌های فشرده(DVD,CD) تزئینات و پوشش کامپیوترها، و در صنایع ایمنی جهت ساخت کلاه ایمنی، عینک‌های ایمنی، ماسک‌های گاز و پوشش‌های محافظ و همچنین در صنایع نظامی جهت ساخت شیشه‌های مقاوم جلوی هواپیماهای شکاری و ساخت شیشه‌های ضدگلوله کاربرد دارد. به دلیل اینکه رنگ پذیری کمی دارد، پارچ مخلوط کن‌ها را نیز با این مواد می‌سازند.
از جمله استفاده از این ورقها می‌توان برای پوشش استخرهایی اشاره کرد که در معرض تابش آفتاب و آلودگی و زباله قرار می‌گیرند اشاره کرد که علاوه بر زیبایی برای محیط استخر پوششی مناسب در برابر این عوامل است.
مورد دیگر استفاده این ورقها برای سقف‌های متحرک و ثابت است که بسیار مورد توجه قرار دارند از جمله استفاده در سقف‌های سایبان خودروها که مداوم در برابر آسیب‌های زیادی قرار دارند از جمله سقوط اشیا تابش آفتاب، سقف متحرک استخر و …
این ورقها از امنیت بالایی برخوردارند و استحکام بالایی دارند و در برابر زلزله و طوفان مستحکم می‌باشند.
روش تولید
بخش‌های مختلف واحد تولید پلی کربنات
- سنتز پلی کربنات
- شستشوی محلول پلی کربنات
- بازیافت حلال
- تبخیر و گرانول سازی
- تصفیه اولیه گازهای خروجی
- ایستگاه دمنده‌ها و مخازن میانی محصول پلی کربنات
- بسته‌بندی و انبار محصول پلی کربنات
- قسمت آلیاژسازی پلی کربنات و بسته‌بندی و انبار محصول آلیاژ شده
موارد کاربرد
- ساختمان سازی
- سقف‌های متحرک استخری
- سایبان منازل
- صنعت حمل و نقل
- کاربردهای شیشه
- عملکرد شیشه ایمنی
- پنجره سقفی، پارتیشن‌بندی، گنبدهای تزیینی، اتاقک سازی
- استادیوم‌های فضای باز یا بسته
- پوشش استخر
- پوشش گلخانه
- پوشش سقف پاساژ و بازارچه
- پوشش نورگیرهای انبارها
- پوشش نورگیرهای سالن‌های اجتماعات
نحوه عملکرد این ورقها به گونه‌ای است که در تابستان خصوصاً در مرداد ماه که خورشید به صورت کاملاً عمود می‌تابد، این ورقها با بازگرداندن مقدار قابل توجهی از نور خورشید از گرمایش بیش از حد محیط زیرین جلوگیری می‌کند و در سایر فصول نسبت به تغییر زاویه تابش خورشید، میزان گذر نور و گرما نیز تغییر می‌کند، به‌طوری‌که در فصل زمستان که خورشید کاملاً مایل می‌تابد، بیشترین گذر نور از سطح فوقانی به فضای داخل را ممکن می‌سازد.
پلی کربنات کروگیت
پلی کربنات کروگیت چند جداره به لحاظ ساختاری محصولی مستحکم و مقاوم در برابر فشارها، ضربات و تحمل وزن بالا است و جهت بهینه‌سازی مصرف انرژی و صرفه جویی اقتصادی روانه بازار شد. با توجه به ویژگی عبوردهی نور و مقاومت بالا در برابر عوامل جوی، محصول جدیدی به نام ورقهای پلی کربنات کروگیت تولید شد. این ورقها دارای خواص ویژه مکانیکی، انعطاف، وزن سبک، ایمنی بالا و نصب آسان می‌باشد.
ورقهای پلی کربنات کروگیت در اشکال و رنگ‌های مختلف مانند شفاف، یخی، گالشی و مشجر تولید می‌شود.
یک طرف ورقهای کروگیت با فیلم محافظ سطحی پوشانده می‌شود و بر روی آن سطح ورق که دارای لایه مقاوم دربرابر اشعه uv می‌باشد مطالبی در مورد نحوه نصب و نگهداری ورق چاپ شده‌است. ورقهای پلی کربنات کروگیت خاصیت خود خاموش شوندگی دارند؛ و در محدوده دمایی وسیعی از 5۰- تا ۱۲۰ + درجه سانتیگراد کاربرد دارند. همچنین از خواص عالی نوری برخوردارند، مقاومت به ضربه‌ای آن‌ها در حدود ۱۲۰ برابر شیشه معمولی است. دربرابر اغلب مواد شیمیایی و حلال‌ها مقاوم هستند. وزن سبک در حدود ۲/۱ شیشه – هم ضخامت آن و حمل و نقل و نصب آسان، مقاومت در برابر شعله کلاس B1، از جمله محاسن آن می‌باشد، همچنین عایق مناسبی برای گرما و صوت می‌باشند.
منابع
- "Polycarbonate". city plastics. Archived from the original on 16 October 2018. Retrieved 2013-12-18.
- M. Parvin and J. G. Williams (۱۹۷۵). «The effect of temperature on the fracture of polycarbonate». Journal of Materials Science. ۱۰ (۱۱): ۱۸۸۳. doi:10.1007/BF00754478.
- J. Blumm, A. Lindemann (۲۰۰۳). «Characterization of the thermophysical properties of molten polymers and liquids using the flash technique». High Temperatures-High Pressures. ۳۵/۳۶ (۶): ۶۲۷. doi:10.1068/htjr144.
- CES Edupack 2010, Polycarbonate (PC) specs sheet
- ویکی‌پدیای انگلیسی
