פוליקרבונט הוא פולימר סינתטי מבחינת כימיה, הוא יכול להיחשב פוליאסטר מורכב של חומצה פחמנית ופנולים. כידוע, מלחים של חומצה פחמנית נקראים קרבונטים, ומכאן שמו של הפולימר הפופולרי כיום, שנוצר משני חלקים - פולי (שמשמעותו הרבה) וקרבונט.
קצת כימיה
למאקרומולקולת פוליקרבונט יש מבנה ליניארי. באופן כללי, ניתן לכתוב את הנוסחה שלה כך:
H-[-O-R-O-(C=O)-O-R-] -OH.
בהתאם לסוג התחליף R, ניתן לחלק את כל הפוליקרבונטים לארומטיים, שומניים-ארומטיים ולאליפטים. המשמשת ביותר מביניהם כיום היא הקבוצה הראשונה. שמות מסחריים של פוליקרבונטים ארומטיים עשויים להיות שונים, אך הם מאוחדים על ידי ערכים דומים של פרמטרים פיזיים ומכאניים, כגון העברת אור גבוהה, משקל סגולי נמוך, נקודת התכה גבוהה יחסית.פוליקרבונטים בעלי תכונות אלו מכילים טבעות בנזן רבות (תחליפים ארומטיים).
היתרונות של פוליקרבונט
- כוח. אחד המאפיינים המפורסמים והיתרון המשמעותי ביותר של פוליקרבונט הוא העמידות הגבוהה שלו בפני זעזועים מכניים.
- שקיפות. בשל העברת האור הגבוהה שלהם, הפוליקרבונטים החליפו בהצלחה את זכוכית הסיליקט בתחומי חיים וייצור רבים, מכיוון שהם גם בעלי משקל נמוך יחסית.
- התנגדות תרמית. ערכי טמפרטורות ההיתוך (ריכוך) של פוליקרבונטים שונים במקצת זה מזה בהתאם למאפיינים המבניים של המקרומולקולה, אך, ככלל, היא עולה על 200 מעלות צלזיוס.
- תרמופלסטיות. פוליקרבונט הוא סוג של פולימר שניתן להמיס מחדש פעמים רבות. במקביל, לאחר התקשות, הוא ישחזר את תכונותיו.
- קיימות. בשל הנכס הקודם, ניתן למחזר מוצרי פוליקרבונט.
- בטיחות אש. טמפרטורת ההצתה עולה משמעותית על נקודת ההיתוך של פוליקרבונט, היא בערך 570 מעלות צלזיוס.
- התנגדות כימית. הודות לתכונה זו, החומר נמצא בשימוש מוצלח בסביבות אגרסיביות שונות.
פגמים
ראוי לציין שלפוליקרבונט יש את כל היתרונות הנ ל רק אם למקרומולקולות המרכיבות שלו יש משקל מולקולרי של יותר מ-25,000. אחרת,שביר מאוד ובעל נקודת התכה נמוכה בהרבה. פוליקרבונט, המיוצר בניגוד לטכנולוגיה, עשוי להכיל מספר גבוה למדי של מולקולות עם משקל מולקולרי מופחת, מה שמשפיע לרעה על חוזק ומאפייני הביצועים שלו.
חסרון משמעותי נוסף של פוליקרבונטים הוא עמידותם הנמוכה לקרינה אולטרה סגולה. עם זאת, כיום ישנן טכנולוגיות שיכולות להגן על הפולימר מחשיפה ישירה לקרני UV. זה נעשה בדרך כלל עם סרטי הגנה שמתמזגים לפוליקרבונט במהלך שלב הייצור של המוצר. גורם מגביל נוסף בשימוש בפוליקרבונט הוא ההתפשטות התרמית הגבוהה שלו.
מאפיינים פיזיים ומכאניים
- אינדקס השבירה - 1.5850.
- צפיפות (ב-25°C) - 1.20g/cm3.
- טמפרטורת מעבר זכוכית - 150 מעלות צלזיוס.
- טמפרטורת ריכוך 220-230 מעלות צלזיוס.
- טמפרטורת פירוק >320 °C.
- התנגדות לכפור, °C < -100
- חוזק מתיחה - 65-70 MPa.
- חוזק כיפוף - 95 MPa.
- קיבולת חום ספציפית - 1090-1255J/(g K).
- מוליכות תרמית היא 0.20 W/(m K).
- מקדם התפשטות ליניארית תרמית -1(5-6) 10-5 °C.
- Brinell hardness - (784-980) 105 Pa.
פוליקרבונט סלולרי ומונוליטי
פוליקרבונט סלולרי הוא לוח של מספר שכבות פלסטיק, שביניהם יש צלעות אורכיותקְשִׁיחוּת. בהקשר של עלה כזה דומה במעורפל לחלת דבש, שעבורה הוא קיבל את שמה. יריעות כאלה ניתן לכופף בקלות במצב קר, להגיע לרדיוס הכיפוף הקטן ביותר האפשרי. פוליקרבונט סלולרי משמש לרוב לבניית מחיצות דקורטיביות ולבניית גגות שקופים.
לפוליקרבונט מונוליטי יש עמידות גבוהה יותר בפני פגיעות ושקיפות. יתרון משמעותי הוא עמידות החום הגבוהה של פוליקרבונט מונוליטי, נקודת ההיתוך גבוהה למדי, מה שמאפשר להשתמש בו ללא חשש בטמפרטורות המגיעות ל-120 מעלות צלזיוס. תכונה חשובה נוספת שלו היא עמידות לכפור, המאפשרת שימוש במוצרים מסוג זה של פלסטיק בטמפרטורות של עד מינוס 50 מעלות צלזיוס.
שימוש בפוליקרבונט
בנייה. בשל השקיפות והקלילות הגבוהים שלו, פוליקרבונט עוזר לאדריכלים לממש את הפרויקטים הנועזים ביותר שלהם. יחד עם זאת, משקל המבנה, ביחס לזכוכית בשימוש מסורתי, יכול להפחית משמעותית את העומס על היסודות, ולכן לחסוך בחומרים. יתר על כן, לפוליקרבונט יש גם תכונות בידוד תרמי, אם אנחנו מדברים על המגוון הסלולרי שלו. הוא משמש לייצור מבנים שקופים לבריכות שחייה ואצטדיונים, חניונים וסופרמרקטים, מעברים בין מבנים וגני חורף. חומר זה פופולרי גם בקרב גננים. יותר ויותר, פוליקרבונט משמש לחממות. נקודת ההיתוך שלו גבוהה משמעותית מהאטמוספרי גם בקיץ החם ביותר, ולכן משמעותיתחום שמש לא יכול להזיק לפולימר הזה
- אלקטרוניקה. מארזים וציפויי הגנה למחשבים ניידים, סמארטפונים, נגנים, מחשבים ביתיים ועוד הרבה יותר עשויים מפוליקרבונט. הודות לפולימר הזה, טכנולוגיית מסך המגע הצליחה להגיע להמונים. הוא משמש לייצור דרכונים ביומטריים.
- פרסום. פוליקרבונט משמש ליצירת מבנים קלים, שלטים, לוחות תוצאות, אותיות תלת מימד ועוד. לכל זה יכולות להיות צורות יוצאות דופן מאוד מורכבות. כמו כן, יריעות הפלסטיק המונוליטי שלהם משמשות לייצור הגנה אנטי-ונדלית על מבני פרסום.
- דיסקים אופטיים. מאז שנות ה-80, נעשה שימוש בפוליקרבונט ליצירת הגיבוי של תקליטורים. כיום הוא משמש גם לייצור תקליטורי DVD בעלי קיבולת גבוהה.
- תעשיית הרכב והמטוסים. לבניית מטוסים נעשה שימוש מסורתי בחומרים העדכניים ביותר, בעלי חוזק וקלילות גבוהים, האופייניים גם לפוליקרבונט. הוא משמש לייצור כיפות של תא הטייס של לוחמים וזכוכית לקסדות של אסטרונאוטים וטייסים. עבור מכוניות, פוליקרבונט משמש לא רק לזכוכית, אלא גם לפנסים ולגגות שמש.
- רפואה. תחום חשוב מאוד של יישום של פוליקרבונט הפך לייצור של מכשירים רפואיים. זה התאפשר בגלל יתרונות כאלה של החומר כמו חוסר רעילות ותאימות ביולוגית גבוהה, כמו גם היעדר תגובה חיסונית של הגוף לפלסטיק זה. ובזכות החוזק והשקיפות שלו, הוא התחרה עם זכוכית וסגסוגות מתכת. מוצרים וציוד,נעשה באמצעות חומר זה משמשים לניטור הרקמות והנוזלים של גוף האדם. בנוסף, טמפרטורות ההיתוך הגבוהות של פוליקרבונטים מאפשרות להעביר אותם לשיטות העיקור המודרניות ביותר - חום, קרינה, קרני UV.
- אופטיקה. בשנות ה-2000 החלו לייצר עדשות פוליקרבונט למשקפי מגן תעשייתיים, אשר הגנו על העיניים במהלך עבודות שונות. מוצרים כאלה חזקים עשרות מונים מעדשות פלסטיק אחרות, במקרה של מכה הם לא מפזרים שברים, אפילו קשה יותר לגרד אותם. בהדרגה נעשה שימוש בפוליקרבונט גם לעדשות משקפיים יומיומיות. בשל איכויות הבטיחות שלהן, עדשות כאלה משמשות לעתים קרובות מאוד עבור משקפי ילדים, משקפי קסדה לאופנועים.
- אזורים אחרים. כיום, פוליקרבונט התבסס כל כך חזק בחיינו, עד שתושבי לא רק מגה-ערים, אלא גם כפרים מרוחקים, נתקלים מדי יום במוצרים, שהפלסטיק הזה הוא חלק מהם. מכינים ממנו עטים כדוריים, פנסים, עכברי מחשב, מגהצים וקומקומים, פקקים לבקבוקי יין, חלקי ריהוט, מיכלים לשתיית נוזלים ואפילו סרט אריזה.
