معرفی انواع پلی کربنات؛ مزایا و معایب پلی کربنات
با دقت به جنس پوشش سقف پلهای عابرپیاده، نورگیر انبارها، لنز پلاستیکی بعضی از عینکها و … متوجه خواهید شد که تمام آنها از متریالی شبیه به شیشه اما با قابلیت نشکن ساخته شدهاند. این متریال چیزی جز «پلی کربنات» نیست؛ مادهای شفاف، مقاوم، سبک و سخت که در بسیاری از موارد به عنوان جایگزینی برای شیشههای معمولی شناخته میشود. همانطور که از نام این ماده پیداست یک محصول پلیمری مهندسی شدهاست که به دلیل ویژگیهای منحصربهفردش نه تنها در صنایع عمومی، بلکه در صنایع نظامی و ساخت شیشههای ضد گلوله نیز به کار برده میشود. از آنجاییکه پلی کربنات یک محصول چندمنظوره و ارزشمند در صنعت است ما در این مقاله از «پرسال» قصد داریم به معرفی انواع پلی کربنات؛ مزایا و معایب آن بپردازیم.
پلی کربنات چیست و چگونه ساخته میشود؟
پلی کربنات (Polycarbonate) ،یک ترموپلاستیک آمورف، سخت و شفاف است که به عنوان سختترین پلاستیک شفاف جهان شناخته میشود. این پلیمر مهندسی شده از گروههای کربنات تشکیل شده و دارای استحکام بالا، مقاومت در برابر ضربه و قابلیت عبور نور است. پلی کربنات یا PC عموما به یکی از روشهای زیر تولید میشود:
- روش پلیمریزاسیون با گاز فسژن: در این روش، فنول و گاز فسژن ترکیب میشوند تا دی فنیل کربنات تولید شود سپس این ماده با بیفنول A واکنش داده و پلی کربنات به دست میآید. این روش به دلیل زمانبر بودن و نیاز به تجهیزات خاص، کمتر مورد استفاده قرار میگیرد.
- روش دو مرحلهای ذوب: در این فرآیند، دی فنیل کربنات با بیفنول A واکنش داده و فنول آزاد میشود. روش دو مرحلهای محصولی بسیار خالص تولید میکند و به دلیل کارایی بالا، در صنعت محبوب است.
- پلیمریزاسیون بدون گاز فسژن: در این روش، پلیمریزاسیون در دو مرحله و بدون استفاده از محلولهای اضافی انجام میشود. این فرآیند شامل واکنش دی فنیل کربنات با بیفنول A است که منجر به تولید پلی کربنات با کیفیت بالا و شفافیت عالی میشود. این شیوه ساخت به دلیل عدم استفاده از فسژن، ایمنی بیشتری را در تولید فراهم میکند و اغلب توسط شرکتهای بزرگ مانند بایر و الجی به کار میرود.
- اکستروژن: در این روش، پلی کربنات به صورت پیوسته از طریق یک دستگاه اکسترودر تولید میشود که مواد اولیه را ذوب کرده و به شکل ورق یا نوار درمیآورد.
تمامی این فرآیندها نیاز به دقت بالا و کنترل کیفی استاندارد دارند تا پلی کربناتی با ویژگیهای مطلوب تولید شود. پلی کربنات معمولا در نقطه ذوب ۱۵۵ درجه سانتی گراد به حالت مایع در میآید که میتوان آن را بارها خنک نموده سپس بدون کوچکترین تخریب مجددا گرم و استفاده کرد. این ماده به دلیل ویژگیهای نوری و مکانیکی قوی، در صنایع مختلف از جمله ساخت شیشههای نشکن و لوازم الکترونیکی کاربرد دارد. همچنین پلی کربنات به عنوان یک جایگزین سبکتر و قویتر برای شیشه نیز استفاده میشود.
مزایای پلی کربنات
پلی کربنات در سال ۱۹۵۸ برای اولین بار به بازار عرضه شد و تابهامروز به دلیل ویژگیهای بینظیرش بیش از پیش در صنایع گوناگون مورد استفاده قرار گرفتهاست. قابلیتهای زیر تنها بخشی از مزایای بیشمار پلی کربنات است:
- مقاومت بالا: پلی کربنات تقریبا 250 برابر مقاومتر از شیشه در برابر ضربه و فشار عمل میکند و اساسا نشکن است، بنابراین برای ساخت محصولاتی مانند: شیشههای ضد گلوله، عینکهای ایمنی و لنزهای چراغ جلوی خودرو که ایمنی و دوام در آنها حرف اول را میزند، ایدهآل است.
- انعطافپذیری: این ماده قابلیت خمش و شکلپذیری بالایی دارد که امکان طراحیهای متنوع را فراهم میکند.
- شفافیت بالا: پلی کربنات به طرز شگفتانگیزی میتواند تا ۸۵ درصد نور را از خود عبور دهد. دلیل این قابلیت را باید در پیوندهای کربنی و اکسیژنی این ماده دانست. شفافیت و قابلیت عبور نور از ویژگیهای منحصربهفرد پلی کربنات است، به همین دلیل اغلب در پروژههای ساختمانی، ساخت پنجرهها، نورگیرها و … استفاده میشود.
- عایق حرارتی: پلی کربنات به عنوان عایق حرارتی عمل کرده و در کاهش هزینههای انرژی مؤثر است زیرا از تبادل دما تحت شرایط جوی مختلف جلوگیری میکند. در واقع پلی کربنات در مقایسه با شیشههای معمولی گرمای کمتری را از دست میدهد، به همین دلیل برای سازههایی مانند پوشش گلخانهها بسیار کاربردی است.
- مقاومت در برابر اشعه UV: این ماده دارای خاصیت محافظتی در برابر اشعه ماوراءبنفش است، به همین دلیل در مواردی چون ساخت عینکهای محافظ چشم، سایبانها، پوشش سقف استخرها و … به کار برده میشود.
- وزن سبک: پلی کربنات نسبت به شیشه وزن کمتری دارد، در نتیجه حملونقل و نصب آن نیز آسانتر است. البته وزن سبک این محصول به معنای مقاومت کم آن نیست، بلکه برعکس؛ شکستن پلی کربنات تقریبا غیرممکن است.
- قابلیت چکشخواری: بر خلاف بسیاری از انواع پلاستیک، پلی کربنات را میتوان برای هر نوع کاربری قالبگیری کرد، بدون اینکه ماهیت آن دچار تخریب شود. این بدان معنی است که این ماده در برابر فشار و ضربه عملکرد مطلوبی از خود نشان میدهد.
- خاصیت خود خاموشی: پلی کربنات در دماهای بالا ذوب و به جای سوختن، ذغال میشود، بنابراین در صورت آتشسوزی شعلهور نخواهد شد و به طور خودکار خاموش میگردد. این ویژگی به دلیل ساختار شیمیایی پلی کربنات و ترکیبات خاصی است که در تولید آن استفاده میشود.
- مقاومت در برابر عوامل محیطی: پلی کربنات در برابر شرایط جوی و محیطی گوناگون مانند: طوفان، تگرگ و … مقاومت بالایی از خود نشان میدهد.
- قابلیت انعطافپذیری: پلی کربنات مادهای منعطف است، به طوریکه میتوان آن را به راحتی شکل یا قوس داد و حتی پس از تغییر حالت نیز مجددا به شکل اولیه بازگرداند.
معایب پلی کربنات
همانطور که در بخش قبل اشاره کردیم، پلی کربنات نسبت به سایر پلیمرها مانند الیاف شیشه ای از مقاومت بالاتر، وزن کمتر، شفافیت بسیار بیشتر و انعطافپذیری بهتری برخوردار است اما با تمام این مزایا، این ماده نیز معایبی دارد که در ادامه به آنها اشاره میکنیم:
- خشپذیری: سطح پلی کربنات خشپذیر است، بنابراین ممکن است در اثر استفاده نادرست کدر شده و یا درجه شفافیت آن کاهش یابد.
- دودزا بودن: در صورت آتشسوزی، پلی کربنات شعلهور نمیشود اما دود غلیظی تولید میکند که میتواند خطرناک باشد.
- گرمایش بیش از حد: در ماههای گرم، فضای زیرین ورقهای پلی کربنات ممکن است بیش از حد گرم شوند، در نتیجه برای استفاده در برخی شرایط نامناسب هستند.
- قیمت بالا: هزینه تولید و خرید پلی کربنات نسبت به برخی مواد دیگر بالاتر است که ممکن است برای برخی پروژهها محدودیت ایجاد کند.
انواع پلی کربنات
پلی کربنات محصولی متنوع و کاربردی است که شما میتوانید با شناخت خصوصیات هر یک از انواع آن، انتخاب بهتر و رضایتبخشتری داشتهباشید. انواع پلی کربنات به دلیل ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی منحصربهفرد خود، در صنایع مختلف مانند: ساختمانسازی، خودروسازی، تجهیزات پزشکی و … به کار برده میشوند. موارد زیر جزو پرکاربردترین مدلهای پلی کربنات موجود در بازار است:
پلی کربنات آنتی استاتیک
پلی کربنات ضد الکتریسیته ساکن که با نام پلی کربنات اتلاف کننده الکترواستاتیک یا ESD نیز شناخته میشود، محصولی پلیمری است که با مخلوط فلز و پلاستیک پوشانده شدهاست و از تولید الکتریسیته ساکن بر روی ورقهای پلاستیکی جلوگیری میکند. پوشش پلی کربنات ضد الکتریسیته ساکن ESD دائمی است. این نوع پلی کربنات تخصصی در صنایع حساسی مثل: علوم آزمایشگاهی، هوافضا، الکترونیک، تجهیزات پزشکی و هر محیطی که نیاز به جلوگیری از تخلیه الکترواستاتیک بدون آسیب به محصولات یا قطعات دارد، استفاده میشود. این نوع پلی کربنات علاوهبر خاصیت ضد الکتریسیته ساکن، دارای مقاومت بالایی در برابر ضربه و نفوذ مواد شیمیایی است.
پلی کربنات شفاف و تک جداره
پلی کربنات شفاف یا Flat تا ۸۵ درصد نور را به خوبی یک شیشه استاندارد منتقل میکند بدون اینکه شکنندگی شیشه را داشتهباشد، به همین علت به آن آهن شفاف نیز میگویند. از این محصول میتوان برای پروژههایی که به شفافیت و بازتاب نوری بالا نیاز دارند استفاده کرد. ورق پلی کربنات شفاف به قدری مقاوم است که به خوبی میتواند در برابر ضربههایی که یک شیشه را خرد میکند تاب آورده و بدون کوچکترین ترک، شکستگی و خراش سالم بماند. با توجه به این ویژگیها پلی کربنات شفاف یا تخت عموما در ساخت محصولاتی مثل: محافظ ماشین، پوشش چراغ جلو اتومبیل، شیشه ساختمان و … استفاده میشود.
پلی کربنات دو یا چند جداره
این نوع پلی کربنات نیز ویژگیهای پلی کربنات تک جداره را دارد با این تفاوت که در ساخت آن از دو تا چندین لایه پوشش پلیمری استفاده میشود تا محصول نهایی مقاومت و قابلیت عایقپذیری بالاتری داشتهباشد. این لایهها به صورت افقی یا عمودی روی هم قرار میگیرند و معمولا با اتکا به فناوریهای پیشرفته و استانداردهای جهانی ساخته میشوند تا ویژگیهایی نظیر مقاومت بالا، عایق حرارتی، صوتی و شفافیت مناسب را فراهم کنند.
پلی کربنات آیینهای
پلی کربنات آیینهای دارای قابلیت بازتابندگی نور است، به طوریکه میتواند درست مانند یک آینه معمولی یا یک آینه دو طرفه عمل کند. این نوع پلی کربنات شفافیت کریستالی فوقالعادهای دارد، در حالیکه وزن آن بسیار سبکتر از یک آیینه شیشهای معمولی است. پلی کربنات آیینهای جایگزینی ایدهآل برای آینههای شیشهای سنگین و شکستنی است. این نوع پلی کربنات اغلب در سرویس بهداشتی هواپیماهای تجاری و ونهای کمپر، اتاقهای بازجویی و موارد مشابه استفاده میشوند. پلی کربنات آیینهای در شرایط آبوهوایی مختلف تابآوری بالایی دارد و در برابر مواد شیمیایی مختلف مانند بنزین و اسید بسیار مقاوم عمل میکند، از اینرو می توان آن را با اکثر محلولهای تمیزکننده بازاری تمیز کرد.
بیشتر بخوانیم! تفاوت آنتی اکسیدان 1010 با 168 در چیست؟
پلی کربنات زنبوری
ورق های پلی کربنات لانه زنبوری که به عنوان پانلهای لانه زنبوری پلی کربنات نیز شناخته میشوند، یک ماده کامپوزیتی هستند که از اتصال یک پوشش پلی کربنات با یک هسته لانه زنبوری ساخته میشوند و از نظر ظاهری سطح آنها پر از سوراخهای سوزنی و زنبوری شکل است. هسته لانه زنبوری معمولا از موادی مانند آلومینیوم یا پلی پروپیلن تشکیل شدهاند. این ترکیب منجر به تولید نوعی مصالح ساختمانی همه کاره میشود که طیف گستردهای از مزایا اعم از: مقاومت بالا در برابر شرایط جوی مختلف، وزن سبک، شفافیت ایدهآل، استحکام بالا و … را ارائه میدهد. ورقهای پلی کربنات لانه زنبوری فوقالعاده سبک هستند، بنابراین حملونقل و جابهجایی آنها آسان است. این نوع پلی کربنات اغلب با لایههای محافظ UV پوشانده میشوند تا از تخریب مواد در اثر قرار گرفتن در معرض نور خورشید جلوگیری میکنند. پلی کربنات لانه زنبوری عملکرد بسیار خوبی در شرایط طوفان، تگرگ، بارش برف سنگین و … دارد و بیشتر برای پروژههای بام مانند: سقف گلخانه، سقف نورگیر کارگاه، اتاق آفتابگیر و غیره استفاده میشود.
پلی کربنات موجدار
ورقهای پلی کربنات موجدار برای ساخت سقف اماکن و مراکز مختلف و پروژههایی که انتقال نور و حداکثر استحکام مدنظر است، گزینهای عالی هستند. این نوع پلی کربنات با پوشش 99 درصدی در مقابل اشعه ماوراءبنفش UV، مانع از عبور آن میشود. قابلیت خود نگهدارنگی این محصول هزینههای نصب را تا حد قابل توجهی کاهش میدهد. پلی کربنات موجدار دارای استحکام و پایداری بالا در برابر باد شدید، برف سنگین و آسیب تگرگ است. برخلاف ورقهای پلی کربنات تخت، پلی کربنات موجدار میتواند با تغییر جهت نور، انتقال نور را کنترل و تنظیم کند، در نتیجه پخش نور به شکل بهینهتری انجام میشود. از این نوع پلی کربنات بیشتر در گلخانهها، سولهها و سازههای مشابه استفاده میکنند.
پلی کربنات ذوزنقهای
پلی کربنات ذوزنقه ای نوعی ورق پلیمری است که به خاطر سطح مقطع ذوزنقهای شکلش به این نام مشهور شدهاست. طراحی منحصربهفرد ابن نوع پلی کربنات سبب شده تا از آن در پروژههای مختلف داخلی و خارجی اعم از: سقف مراکز تجاری و اداری، کارگاهها، انبارها، دکوراسیون داخلی و … استفاده کنند. در واقع نصب آسان و فرم خاص پلی کربنات ذوزنقهای ظاهری شیک و مدرن به سازهها میبخشند، به همین علت است که میتواند به عنوان عنصر تزئینی نیز عمل کند. لازم به ذکر است که طراحی ذوزنقهای این ورقهها باعث افزایش مقاومت آنها در برابر فشارهای مکانیکی و شرایط جوی سخت میشود. از پلی کربنات ذوزنقهای برای ساخت کاور موتور، قطعات داخلی خودرو مثل داشبورد و صندلی و شیشههای جلویی انواع خودروها استفاده میشود.
پلی کربنات ضد گلوله
جالب است بدانید که بسیاری از سیستمهای ضد گلوله مدرن با استفاده از پلی کربنات چند لایه ساخته میشوند. پلی کربنات ضد گلوله یک محصول امنیتی بالستیک همه کاره و بادوام است که از ترکیب چندین جداره پلی کربنات و شیشه تولید میشود. روش لمینیت، تعداد لایههای پلی یورتان و ضخامت کلی ورق پلی کربنات سه فاکتور مؤثر در میزان تابآوری و سنجش مقاومت این نوع پلی کربنات هستند اما بهطورکلی پلی کربنات ضد گلوله عموما در سه سطح محافظتی ۲،۱ و ۳ عرضه میشود که سطح سه آن میتواند در برابر اصابت چند گلوله 9 میلیمتری به خوبی دوام بیاورد.
پلی کربنات رنگی
پلی کربنات رنگی محصولی زیبا، شفاف، مقاوم، سبک و سخت است که در انواع رنگها اعم از: قرمز، دودی، سبز، آبی و … تولید و عرضه میشود. پلی کربنات رنگی از طریق روشهای مختلف مانند اکستروژن و تزریق قالبی ساخته میشود. در فرآیند تولید پلی کربنات رنگی، این ماده پلیمری به همراه دانههای رنگی با نسبت مناسب به دستگاه اکسترودر وارد میشوند. رنگ به روشهای مختلف مانند: مستربچینگ، ترکیب مستقیم یا پوشش سطحی به ورقهای پلیمری افزوده میشود. پلی کربنات رنگی معمولا نور را به میزان کمتری عبور میدهد و میتواند به عنوان عایق حرارتی و صوتی عمل کند. پلی کربنات رنگی بیشتر برای اهداف تزئینی، سایهبانها و کاهش دما در فضاهای داخلی مورد استفاده قرار میگیرد.
پلی کربنات ضد حریق
پلی کربنات ضد حریق یا ضد آتش، ورقهای پلیمری اصلاحشده و نسوزی هستند که مشخصا برای پروژهها و کاربردهایی با درجه حرارت بالا و خطر آتشسوزی طراحی و تولید میشوند. در پروسه تولید این نوع پلی کربنات به مواد پایه پلیمری، پوششهای حرارتی، مواد معدنی، ذرات سرامیکی، ترکیبات هالوژنه یا غیر هالوژنه، فسفریتی و … اضافه میشود تا قابلیتهای ضد حریق پلی کربنات تقویت شده و بدون تولید گازهای سمی به صورت خودکار خاموش گردد. ورقهای مقاوم در برابر شعله، به جلوگیری از خطرات احتمالی آتش سوزی و محدود کردن آسیبهای ناشی از دماهای بالا کمک میکنند، در نتیجه انتخابی ایدهآل برای کاربردهای صنعتی در حوزه حملونقل، برق، ساختوساز، هوافضا و موارد دیگر هستند.
بیشتر بخوانیم! آیا پلای وود پلیمری جایگزین خوبی برای پلای وود است؟
پلی کربنات مات
این نوع پلی کربنات سطح غیر شفافی دارد که به راحتی میتواند نور را عبور دهد، بدون اینکه امکان دید را فراهم کند. این نوع پلی کربنات بهترین گزینه برای پوششدهی بالکنها، سقف پاسیو، پارکینگ و … است. برخلاف نمونههای شفاف پلی کربنات، انواع مات آن، نور را به شکلی نرم و ملایم عبور میدهند. ساختار شبکهبندی شده پلی کربنات مات باعث شده تا این محصول در برابر کشش و ضربه مقاومت بسیار بالایی از خود نشان دهد.
جمع بندی
پلی کربنات یک ماده ترموپلاستیکی همهکاره است که دارای ویژگیهای منحصربهفردی چون: قابلیت خود خاموششوندگی، شفافیت بالا، مقاومت زیاد، خمش و انعطافپذیری مطلوب، چکشخواری عالی، وزن سبک، عایق حرارتی و مقاومت در برابر اشعه UV است. مجموع این مزایا باعث شده تا پلی کربنات به عنوان جایگزین ایدهآل شیشههای شکستنی استاندارد شناخته شود. این ماده را میتوان به اشکال و اندازههای مختلف قالبگیری کرد. انواع پلی کربنات که در این مقاله به آنها اشاره شد به شکل دو یا چند جداره، مات و شفاف قابل سفارش هستند. توجه داشتهباشید که همه برندهای پلی کربنات دارای درجات کیفی، پرداخت و پوششهای یکسانی نیستند، بنابراین توصیه میکنیم این محصول را از شرکت بازرگانی پرسال به عنوان واردکننده مستقیم انواع فرآورده های پلیمری در ایران خریداری نمایید.
