폴리카보네이트란 무엇입니까?

 

폴리카보네이트(PC)는 분자 골격 내에서 탄산염 결합(−O−(C=O)−O−)을 특징으로 하는 열가소성 폴리머 계열에 속합니다. 1953년-1955년에 Bayer의 Hermann Schnell과 General Electric의 Daniel Fox가 독립적으로 합성한 이 엔지니어링 플라스틱은 광투과율이 90%에 달하는 광학적 선명도, 유리의 250배가 넘는 내충격성, -40도~120도의 작업 범위에 걸친 열 안정성의 특이한 조합을 보여줍니다. 재료의 비정질 구조-는 투명성과 파손 없이 상당한 소성 변형을 견딜 수 있는 능력을 모두 설명하는 장거리 결정질 질서가 분자에 부족함을 의미합니다.

물건은 어디에나 있어요

문제는 다음과 같습니다. 아마도 오늘 자신도 모르게 폴리카보네이트를 적어도 세 번 만졌을 것입니다. 휴대폰 케이스요? 폴리카보네이트 또는 PC 혼합물일 가능성이 높습니다. 직장에서 그 보안경을요? 폴리카보네이트. 자동차의 헤드라이트 커버? 네. 사무실 주방에 있는 정수기 주전자도 마찬가지입니다.

그리고 그것은 우리가 은행에서 이상한 물건-폭동 진압 방패, 항공기 캐노피, 방탄 '유리'를 다루기 전입니다. 지난 주말에 부모님 집 지하실에서 발견한 CD입니다. 온실. 젖병(이에 대해서는-나중에 좀 더 복잡해졌습니다).

엔지니어들이 계속해서 다시 돌아오는 이유

내충격성은 대부분의 기사보다 더 많은 관심을 받을 가치가 있습니다. 우리는 "플라스틱에 비해 꽤 강하다"고 말하는 것이 아닙니다. 적절하게 겹쳐지면 총알을 멈출 수 있는 소재에 대해 이야기하고 있습니다. 표준 폴리카보네이트 시트는 깨지지 않고 직접 해머 타격을 가할 수 있습니다.-아크릴이나 유리를 사용하면 파편을 쓸어버릴 수 있습니다.

이 작업을 수행하는 것은 분자 구조입니다. 앞서 언급한 탄산염 그룹이요? 이는 폴리머 사슬이 균열 전파가 아닌 변형을 통해 에너지를 흡수할 수 있도록 해줍니다. 체인은 끊어지기 전에 늘어나거나 서로 지나갈 수 있습니다. 이것이 바로 폴리카보네이트가 차갑게 구부러질 수 있는 이유입니다.{3}}많은 경우 가열하지 않고도 판금 브레이크에서 실제로 폴리카보네이트를 형성할 수 있습니다.

유리 전이 온도는 약 147도입니다. 그 아래는 딱딱해요. 위에서는 점차 부드러워져 작업이 가능해집니다. 이를 통해 제조업체는 더 까다로운 엔지니어링 플라스틱이 제공하지 않는 넓은 가공 창을 제공합니다.

광 투과

 

코팅되지 않은 폴리카보네이트는 가시광선의 약 88%를 투과하므로 광학 유리와 닿을 수 있는 거리 내에 있습니다. 일부 성적은 92%를 기록했습니다. 굴절률은 표준 유리보다 약 1.58-더 높으며-실제로 얇은 안경 렌즈에 유용합니다.

그러나 사양 시트에 항상 나와 있지 않은 내용은 다음과 같습니다. 재료가 안정화되지 않으면 UV 노출 시 시간이 지남에 따라 노란색으로 변합니다. 햇빛에 방치된 폴리카보네이트는 1~2년 안에 호박색으로 변합니다. 대부분의 상업용 시트는 바로 이러한 이유로 UV{2}}안정화 표면을 갖추고 있습니다.

BPA 질문

비스페놀 A에 대해 이야기해야 합니다.

표준 폴리카보네이트는 BPA와 포스겐을 반응시켜 만들어집니다. BPA는 내분비 교란 물질입니다.-체내의 에스트로겐과 유사합니다. 그렇습니다. 특히 가열되거나 산성 내용물에 노출될 때 폴리카보네이트 용기에서 미량의 침출이 발생할 수 있습니다.

이는 2008년-2012년경에 중요한 우려 사항이 되었으며, 여러 국가에서 젖병에 대한 규제 조치가 이루어졌고 Tritan(다른 단량체를 사용함)과 같은 BPA가 없는 대체 제품의 개발이 촉진되었습니다.- FDA는 여전히 현재 노출 수준에서 식품 접촉 폴리카보네이트가 안전하다고 간주하지만 논쟁은 계속되고 있습니다.

산업용 애플리케이션의 경우-머신 가드, 글레이징, 보호 커버-BPA 침출은 본질적으로 문제가 되지 않습니다-. 그러나 식품-접촉 애플리케이션은 여전히 ​​논쟁의 여지가 있는 영역입니다. 알만한 가치가 있습니다.

재료 작업

폴리카보네이트 기계는 아름답게 가공됩니다. 표준 초경 공구가 잘 작동합니다. 드릴링하고, 톱질하고, 경로를 지정할 수 있습니다.-가장 중요한 예방 조치는 과열을 방지하는 것입니다. 과열로 인해 도구 가장자리가 국부적으로 녹아 끈적끈적하게 쌓이게 됩니다. 날카로운 도구와 적당한 속도가 답입니다.

열성형을 위해서는 먼저 시트를 건조해야 합니다. 폴리카보네이트는 흡습성(대기 수분을 흡수)이며, 가열 중에 갇힌 물에 의해 기포가 생성됩니다. 대부분의 제작자는 시트를 성형하기 전에 2~4시간 동안 120도에서 건조시킵니다.

조각 결합의 경우:

솔벤트 용접은 작동하지만 주의가 필요합니다.{0}}작동하는 솔벤트는 공격적이며 너무 많이 사용하면 응력 균열을 일으킬 수 있습니다.

기계적 고정에는 열팽창을 수용하기 위해 큰 구멍이 필요합니다.

폴리우레탄 또는 실리콘 접착제를 사용한 접착 결합은 가장 관대한 결과를 제공합니다.

사출 성형은 대량-대량 접근 방식입니다. 배럴 온도 약 280-320도, 금형 온도 80-120도. 이 소재는 수분 오염을 용납하지 않습니다. 잔류 수분은 용융 가공 중에 가수분해를 일으켜 분자량과 기계적 특성을 파괴합니다.

그것이 어떻게 쌓이는가

아크릴 반대(PMMA)

아크릴은 광학적으로 우수합니다.-더 선명하고, 흐릿한 현상이 덜하며, 개봉 후 긁힘 방지 기능이 더 좋습니다. 또한 더 저렴합니다. 그러나 폴리카보네이트는 구부러지는 동안 아크릴은 충격을 받으면 부서집니다. 유리 재료에 무언가가 닿을 수 있다면 폴리카보네이트가 우선입니다.

유리 반대

 

유리 긁힘이 적습니다. 유리는 노랗게 변하지 않습니다. 평면 패널의 경우 유리가 더 저렴합니다. 유리는 더 나은 광학 선명도를 제공합니다.

그러나 유리의 무게는 동일한 두께에서 평방 피트당 약 2배입니다. 유리가 위험한 파편으로 부서집니다. 유리는 차갑게 구부러질 수 없습니다. Glass는 신뢰할 수 있는 결과를 얻으려면 특수 도구와 기후{3}}제어 절단 환경이 필요합니다.

무게가 중요하거나 파손으로 인해-다양한 용도로 사용되는 경우에는-폴리카보네이트가 사양-시트 비교에서 제안하는 것보다 더 적합합니다.

아무도 말하지 않는 성적

스크래치 문제

소재의 아킬레스건은 다음과 같습니다. 폴리카보네이트는 긁힘이 쉽습니다. 다른 모든 것을 고려하면 당황스러울 정도로 쉽습니다.

이는 분자 수준에서는 해결이 불가능합니다. 충격 저항성을 제공하는 것과 동일한 체인 이동성은 손톱으로 표시할 수 있을 만큼 표면을 부드럽게 만듭니다.

업계 솔루션은 딥핑, 플로우 코팅 또는 플라즈마 증착을 통해 적용되는 하드 코팅(일반적으로 실리콘- 기반 또는 아크릴 기반 레이어)입니다. 우수한 하드-코팅 시스템은 폴리카보네이트를 연필 경도 2H-4H로 만들어 유리에 가깝습니다. 그러나 코팅은 비용과 처리 단계를 추가합니다.

안경의 경우 기본적으로 모든 폴리카보네이트 렌즈에는 하드 코팅이 적용되어 배송됩니다. 산업용 글레이징의 경우 코팅 버전과 코팅되지 않은 버전 모두 표면 마킹에 대한 적용 분야의 내성에 따라 시장이 있습니다.

재활용 현실

폴리카보네이트는 기술적으로 재활용이 가능합니다. 열가소성 플라스틱이므로-녹여 다시 성형하세요. 수지 코드 7("기타")이 이에 해당됩니다.

현실은 더 지저분합니다. 이 소재는 열 분해에 민감하여 각 처리 주기마다 분자량이 감소합니다. 오염은 문제입니다.-플라스틱이 혼합되면 배치를 사용할 수 없게 됩니다. 그리고 그 양은 PET나 HDPE에 비해 많지 않습니다. 대부분의 도로변 프로그램에서는 이를 인정하지 않습니다.

물병, 광디스크 등을 위한 산업 재활용 프로그램이 존재하지만 실제로 재활용업체에 도달하는 비율은 여전히 ​​적습니다. 화학적 재활용(BPA 및 탄산염으로 다시 해중합)은 기술적으로는 가능하지만 규모 면에서는 아직 경제적이지 않습니다.

어디로 가는지

생산 능력은 현재 연간 600만 미터톤 수준으로 계속해서 증가하고 있습니다.{0}} 아시아는 생산과 소비를 모두 지배합니다.

연구 동향은 다음과 같습니다.

BPA 대신 이소소르비드를 사용하는 바이오{0}} 기반 대안

투명성을 유지하면서 긁힘 방지 기능을 향상시키는 나노복합체

자가 치유 코팅 시스템-

LED 조명 애플리케이션을 위한 향상된 광학 선명도

EV 전환으로 인해 자동차 조명 및 배터리 하우징에 대한 새로운 수요가 늘어나고 있습니다. 무게 감소 요구 사항은 특성이 허용하는 한 유리 및 금속보다 플라스틱을 선호합니다.

결론

폴리카보네이트는 까다로운 구조적 용도에 충분히 강하고, 광학 용도에 충분히 투명하며, 거의 모든 플라스틱 성형 방법을 통해 가공할 수 있다는 특이한 틈새 시장을 점유하고 있습니다. 이 조합은 다른 곳에서는 존재하지 않습니다.

완벽하지 않습니다. 코팅되지 않은 상태로 사용할 수 있는 스크래치 민감도 한계입니다. BPA 문제는 식품{2}}접촉 애플리케이션을 복잡하게 만듭니다. UV 안정성을 위해서는 첨가제나 코팅이 필요합니다.

그러나 투명한 갑옷, 경량 유리, 충격 방지 렌즈가 필요한 경우{0}}'투명하고 견고함'이 요구 사항 목록의 최우선 순위인 수백 가지 다른 응용 분야에는 일반적으로 폴리카보네이트가 선택됩니다. 상용화 후 50년이 지났지만 이 제품의 성능과 일치하는 제품은 없습니다.