פוליקרבונט (PC) הוא שרשרת מולקולרית המכילה קבוצת קרבונט, בהתאם למבנה המולקולרי עם קבוצות אסטר שונות, ניתן לחלק אותה לאליפטית, אליציקלית וארומטית, שהערך המעשי שלהן הוא קבוצת ארומטית, והכי חשוב ביספנול A פוליקרבונט, עם משקל מולקולרי ממוצע (Mw) כבד בדרך כלל בין 20 ל-100,000.

נוסחת מבנה של תמונה PC

לפוליקרבונט חוזק טוב, קשיחות, שקיפות, עמידות בחום וקור, עיבוד קל, מעכב בעירה וביצועים מקיפים אחרים. היישומים העיקריים במורד הזרם הם מכשירים אלקטרוניים, יריעות ורכב. שלוש תעשיות אלו מהוות כ-80% מצריכת הפוליקרבונט. תחומי האחריות הם חלקי מכונות תעשייתיות, תקליטורים, אריזות, ציוד משרדי, שירותי רפואה ובריאות, סרטים, ציוד פנאי ומגן ותחומים רבים אחרים, והשיגו מגוון רחב של יישומים, והפכה לאחת מחמשת סוגי הפלסטיק ההנדסי הצומחים ביותר.

בשנת 2020, כושר הייצור העולמי של מחשבים אישיים עמד על כ-5.88 מיליון טון, כושר הייצור של סין למחשבים אישיים עמד על 1.94 מיליון טון לשנה, עם ייצור של כ-960,000 טון. בעוד שצריכת הפוליקרבונט הסבירה בסין בשנת 2020 הגיעה ל-2.34 מיליון טון, קיים פער של כמעט 1.38 מיליון טון, ויש צורך לייבא ממדינות זרות. הביקוש העצום בשוק משך השקעות רבות להגדלת הייצור. ההערכה היא שישנם פרויקטים רבים של מחשבים אישיים בבנייה ובמתכונים בסין במקביל. כושר הייצור המקומי יעלה על 3 מיליון טון לשנה בשלוש השנים הקרובות. תעשיית המחשבים האישיים מראה מגמה מואצת של מעבר לסין.

אז, מהם תהליכי הייצור של מחשבים אישיים? מהי היסטוריית הפיתוח של מחשבים אישיים בארץ ובחו"ל? מהם יצרני המחשבים האישיים העיקריים בסין? לאחר מכן, נעשה סקירה קצרה.

שלוש שיטות תהליך ייצור מרכזיות למחשבים אישיים

שיטת פוטוגז פוליקונדנסציה בין-פנית, שיטת החלפת אסטרים מותכים מסורתית ושיטת החלפת אסטרים מותכים ללא פוטוגז הן שלושת תהליכי הייצור העיקריים בתעשיית המחשבים האישיים.
תמונה תמונה
1. שיטת פוסגן רב-קונדנסציה בין-פנית

זוהי תגובה של פוסגן לתוך ממס אינרטי ותמיסת נתרן הידרוקסיד מימית של ביספנול A ליצירת פוליקרבונט בעל משקל מולקולרי קטן, ולאחר מכן עיבוי לפוליקרבונט בעל מולקולות גבוהות. בעבר, כ-90% ממוצרי הפוליקרבונט התעשייתיים סונתזו בשיטה זו.

היתרונות של שיטת הפוליקונדנזציה הבין-פנימית של פוסגן PC הם משקל מולקולרי יחסי גבוה, שיכול להגיע ל-1.5~2*105, ומוצרים טהורים, תכונות אופטיות טובות, עמידות טובה יותר להידרוליזה ועיבוד קל. החיסרון הוא שתהליך הפילמור דורש שימוש בפוסגן רעיל ביותר ובממסים אורגניים רעילים ונדיפים כמו מתילן כלוריד, הגורמים לזיהום סביבתי חמור.

שיטת החלפת אסטרים מותכת, המכונה גם פולימריזציה אונטוגנית, פותחה לראשונה על ידי באייר, תוך שימוש בביספנול A מותך ודיפניל קרבונט (דיפניל קרבונט, DPC), בטמפרטורה גבוהה, בוואקום גבוה, ובמצב נוכחות זרז, לצורך החלפת אסטרים, טרום-עיבוי ותגובת עיבוי.

בהתאם לחומרי הגלם המשמשים בתהליך DPC, ניתן לחלק אותו לשיטת החלפת אסטר מותך מסורתית (הידועה גם כשיטת פוטוגז עקיפה) ושיטת החלפת אסטר מותך ללא פוטוגז.

2. שיטת החלפת אסטר מותך מסורתית

זה מחולק לשני שלבים: (1) פוסגן + פנול → DPC; (2) DPC + BPA → PC, שהוא תהליך עקיף של פוסגן.

התהליך קצר, ללא ממס, ועלות הייצור נמוכה במקצת משיטת פוסגן בעיבוי בין-פני, אך תהליך הייצור של DPC עדיין משתמש בפוסגן, ומוצר ה-DPC מכיל כמויות זעירות של קבוצות כלורופורמט, אשר ישפיעו על איכות המוצר הסופית של PC, מה שמגביל במידה מסוימת את קידום התהליך.

3. שיטת החלפת אסטר מותך ללא פוסגן

שיטה זו מחולקת לשני שלבים: (1) DMC + פנול → DPC; (2) DPC + BPA → PC, המשתמשת בדימתיל קרבונט DMC כחומר גלם ובפנול לסינתזה של DPC.

ניתן למחזר את תוצר הלוואי של פנול המתקבל מחילופי אסטרים ועיבוי לתהליך הסינתזה של DPC, ובכך להשיג שימוש חוזר בחומרים וחיסכון טוב; בשל טוהר גבוה של חומרי הגלם, המוצר גם אינו זקוק לייבוש ושטיפה, ואיכות המוצר טובה. התהליך אינו משתמש בפוסגן, הוא ידידותי לסביבה, והוא דרך תהליך ירוקה.

עם הדרישות הלאומיות לשלושת סוגי הפסולת של מפעלים פטרוכימיים, עם העלייה בדרישות הלאומיות לבטיחות והגנת הסביבה של מפעלים פטרוכימיים וההגבלות על השימוש בפוסגן, טכנולוגיית החלפת אסטרים מותכים ללא פוסגן תחליף בהדרגה את שיטת הפוליקונדנסציה הבין-פנימית ככיוון פיתוח טכנולוגיית ייצור PC בעולם.