पॉलीमेथिल मेथाक्रिलेट (PMMA, ऐक्रेलिक)

पॉलीमेथिल मेथाक्रिलेट (PMMA, ऐक्रेलिक)

मुख्य बिंदु

• PMMA सबसे पारदर्शी आम थर्मोप्लास्टिक है — लगभग 92% प्रकाश संचरण, पॉलीकार्बोनेट से बेहतर मौसम-प्रतिरोध, पर प्रभाव सामर्थ्य बहुत कम।
• कास्ट, एक्सट्रूडेड और मोल्डिंग ग्रेड आणविक भार और अवशिष्ट तनाव में भिन्न होते हैं, इसलिए उन पर लेज़र, कटिंग और बंधन का व्यवहार अलग-अलग होता है।
• CO2 लेज़र इसे फ्रॉस्ट, एनग्रेव और फ्लेम-पॉलिश करते हैं; पारदर्शी ग्रेड पर फाइबर लेज़र को एडिटिव या पिगमेंट चाहिए।
• सॉल्वेंट क्रेज़िंग वह दोष है जिसके विरुद्ध डिज़ाइन करना ज़रूरी है। किसी भी विलायक या सीमेंट के पुर्ज़े को छूने से पहले एनील करें, फिर संदर्भ विलायक से सत्यापित करें।

पॉलीमेथिल मेथाक्रिलेट (PMMA, ऐक्रेलिक)

पॉलीमेथिल मेथाक्रिलेट (PMMA), जो ऐक्रेलिक के नाम से और Plexiglas तथा Lucite जैसे व्यापारिक नामों से बिकता है, मेथिल मेथाक्रिलेट के मुक्त-मूलक पॉलिमरीकरण से बना अनाकार, जल-समान पारदर्शी थर्मोप्लास्टिक है, जिसमें लगभग 92% प्रकाश संचरण, उत्कृष्ट बाहरी मौसम-प्रतिरोध, उच्च सतह कठोरता और कम प्रभाव सामर्थ्य एक साथ मिलते हैं। जहाँ भी धूप में पारदर्शिता बनी रहनी चाहिए, वहाँ यह लेंस, लाइट गाइड, ऑटोमोटिव लैंप, साइनेज, डिस्प्ले और मेडिकल हाउसिंग में काम आता है।

द्वितीयक प्रसंस्करण लाइन तक तीन रूप पहुँचते हैं और उनका व्यवहार अलग होता है। कास्ट शीट, जो काँच की प्लेटों के बीच 1,000,000 g/mol से ऊपर तक पॉलिमरीकृत होती है, में क्रेज़ प्रतिरोध सबसे अच्छा और लेज़र प्रतिक्रिया सबसे साफ़ होती है। एक्सट्रूडेड शीट, लगभग 100,000–150,000 g/mol, सस्ती है और मोटाई की सहनशीलता अधिक कसी रखती है, पर डाई से आया अभिविन्यास तनाव उसमें रहता है। मोल्डिंग ग्रेड (MFR 2–25 g/10 min) लेंस और हाउसिंग भरते हैं; प्रभाव-संशोधित ग्रेड कोर-शेल रबर कणों के कारण नॉच्ड इम्पैक्ट को तीन से पाँच गुना बढ़ाते हैं, कुछ पारदर्शिता की कीमत पर।

प्रसंस्करण को निर्धारित करने वाले गुण

लेज़र मार्किंग और कटिंग

PMMA 10.6 µm विकिरण को प्रबल रूप से अवशोषित करता है और जलता नहीं, बल्कि विघटित होता है: लगभग 300°C से ऊपर शृंखला टूटकर मोनोमर वाष्प बन जाती है, इसलिए CO2 लेज़र लगभग बिना कार्बन अवशेष के एनग्रेव करता है। कास्ट शीट पर चमकदार सफ़ेद फ्रॉस्ट बनता है; एक्सट्रूडेड और मोल्डेड सामग्री दोबारा बहती है और कम कंट्रास्ट के साथ अधिक साफ़ मार्क देती है। वाष्प को एक्सट्रैक्ट करें; MMA ज्वलनशील है।

पारदर्शी ग्रेड 1064 nm को लगभग पूरी तरह संचरित कर देते हैं, इसलिए फाइबर लेज़र को लेज़र मार्किंग एडिटिव (सामान्यतः अभ्रक- या टिन-ऑक्साइड पिगमेंट का 0.1–1%) या पिगमेंटेड अथवा भरा हुआ ग्रेड चाहिए। UV (355 nm) स्रोत स्थिरीकृत और पिगमेंटेड ग्रेड पर बहुत कम ऊष्मा से बारीक मार्क बनाते हैं, पर अस्थिरीकृत पारदर्शी सामग्री से लगभग गुज़र जाते हैं, इसलिए पहले परीक्षण करें। विभिन्न मार्ग लेज़र मार्किंग चार्ट में तुलनात्मक रूप से दिए गए हैं।

कटिंग भी उसी रसायन पर चलती है: CO2 बीम कास्ट शीट पर चमकदार, फ्लेम-पॉलिश किनारा छोड़ती है और एक्सट्रूडेड पर हल्का पिघला उभार। दोनों किनारों में अवशिष्ट तन्य तनाव रहता है, और बिना एनील किए लेज़र-कटे किनारे को सीमेंट करना ऐक्रेलिक निर्माण में क्रेज़िंग का सबसे आम कारण है (देखें लेज़र कटिंग बनाम एनग्रेविंग)। तनावग्रस्त पुर्ज़ा मार्क के आसपास भी क्रेज़ हो सकता है; पहले एनील करें और कम इरेडिएंस इस्तेमाल करें।

बंधन, प्रिंटिंग और कोटिंग

38–41 dyne/cm पर PMMA अधिकांश इंक, चिपकाने वाले पदार्थों और कोटिंग को गीला कर देता है, इसलिए सतह ऊर्जा शायद ही बाधा बनती है; कोरोना या प्लाज़्मा केवल जल-आधारित इंक और कुछ हार्डकोट प्राइमर के लिए रखा जाता है। असली सीमा पर्यावरणीय तनाव दरार है: अल्कोहल, कीटोन, एस्टर, एरोमैटिक, अमोनिया-आधारित काँच क्लीनर और प्रवासी प्लास्टिसाइज़र, सभी तनावग्रस्त ऐक्रेलिक में क्रेज़ बनाते हैं। एथेनॉल में क्रांतिक तनाव लगभग 5–10 MPa है, जबकि हवा में 35 MPa; एनील न किया गया पुर्ज़ा सामान्यतः इतना तनाव रखता ही है।

जो क्रम काम करता है वह यह है: एनील करें, डिटर्जेंट और पानी या नैफ़्था से साफ़ करें, फिर बंधन करें। संगत प्रणालियाँ: सॉल्वेंट सीमेंट (पतले जोड़ों के लिए मेथिलीन क्लोराइड, गैप भरने के लिए दो-घटक MMA सीमेंट), ऑप्टिकल असेंबली के लिए UV-क्योर ऐक्रेलिक, और असमान सब्सट्रेट के लिए एपॉक्सी या पॉलीयुरेथेन। साइनोएक्रिलेट ब्लूम करते हैं और क्रेज़ बनाते हैं। स्क्रीन, पैड और इंकजेट प्रिंटिंग में सॉल्वेंट और UV-क्योर इंक सीधे लगती हैं; प्रिंट के नीचे क्रेज़िंग आसंजन की नहीं, तनाव की समस्या है।

बिना कोटिंग वाली शीट 100 टेबर चक्रों (ASTM D1044) में 20–30% धुंध (हेज़) ग्रहण कर लेती है, इसलिए लेंस और ग्लेज़िंग पर 3–10 µm की सिलोक्सेन या UV-क्योर ऐक्रेलिक-यूरेथेन हार्डकोट लगाई जाती है, जो इसे 2–5% से नीचे रखती है। ऊष्मा-क्योर कोट के लिए पुर्ज़े पहले से सूखे होने चाहिए और शेड्यूल HDT से नीचे रहना चाहिए; प्राइमर, क्योर और परीक्षण के लिए देखें पॉलीकार्बोनेट और ऐक्रेलिक के लिए हार्डकोट।

वेल्डिंग

PMMA अनाकार है और फ़ार-फ़ील्ड में वेल्ड होता है, पर भंगुर है, इसलिए ऊँचे एम्प्लीट्यूड पर अल्ट्रासोनिक वेल्डिंग इसे तोड़ देती है: 20 kHz एम्प्लीट्यूड लगभग 30–50 µm रखें या 30–40 kHz पर जाएँ, और पतले खंडों पर एनर्जी डायरेक्टर लगाएँ। पारदर्शी PMMA 808–1064 nm को संचरित करता है, इसलिए लेज़र वेल्डिंग के लिए निचले भाग में निकट-इन्फ्रारेड अवशोषक चाहिए (गहरे हाउसिंग पर कार्बन ब्लैक, पारदर्शी-से-पारदर्शी जोड़ों के लिए कम-दृश्यता वाला डाई या कोटिंग), या 1.5–2 µm का स्रोत, जिसे PMMA स्वयं अवशोषित करता है। काले PC या PC/ABS हाउसिंग पर पारदर्शी PMMA लेंस ऑटोमोटिव लैंप का जोड़ है; पॉलीकार्बोनेट और PMMA की जोड़ी अच्छी चलती है, बशर्ते PMMA संचरित करे और विंडो उसके कम Tg का सम्मान करे।

PMMA के द्वितीयक संचालन में समस्या-निवारण

PMMA पुर्ज़ों को निर्दिष्ट व सत्यापित करना

• एनीलिंग। जिस भी पुर्ज़े को सीमेंट, सॉल्वेंट से साफ़, लेज़र से कट या हार्डकोट किया जाएगा, उसके लिए इसे निर्दिष्ट करें: एक्सट्रूडेड और मोल्डेड पुर्ज़ों के लिए 80°C (कास्ट के लिए 90°C तक), लगभग 1 घंटा प्रति mm और न्यूनतम 2 घंटे, 40°C से नीचे तक अधिकतम 15–20°C प्रति घंटे की दर से ठंडा करें। तेज़ ठंडा करने से तनाव फिर लौट आता है।
• अवशिष्ट तनाव। संदर्भ-विलायक परीक्षण निर्दिष्ट करें: सामान्यतः 15 मिनट एथेनॉल (एथिल एसीटेट मिश्रण अधिक तीव्र हैं), फिर तिरछी रोशनी में क्रेज़ का निरीक्षण करें। ज्ञात विकृति पर मुड़ी पट्टी कूपनों (ISO 22088-3, ASTM F791) से पास/फ़ेल को अंशांकित करें, ताकि सीमा राय नहीं, तनाव का मान हो। क्रॉस्ड पोलराइज़र (ASTM D4093) बिना क्षति के मोल्डेड-इन द्विअपवर्तन की छँटाई करते हैं।
• ऑप्टिक्स। संचरण और धुंध ASTM D1003 के अनुसार, पीलापन सूचकांक ASTM E313 के अनुसार, और हार्डकोट वाले पुर्ज़ों के लिए टेबर हेज़ परिवर्तन तथा आर्द्रता चक्रण के बाद क्रॉसहैच आसंजन (ASTM D3359)। प्रभाव-संशोधित ग्रेड के लिए मौसम-परीक्षण के बाद पीलेपन की सीमा तय करें; रंग बदलता है संशोधक का, PMMA का नहीं।

संबंधित शब्द और पठन सामग्री

• पॉलीकार्बोनेट
• ऐक्रेलिक लेज़र मार्किंग
• प्लास्टिक की पारदर्शी-से-पारदर्शी लेज़र वेल्डिंग
• प्लास्टिक लेज़र मार्किंग
• चिपकाना व जोड़ना
• औद्योगिक कोटिंग्स

उत्पादन में इसका उपयोग

The Sabreen Group ऐक्रेलिक घटकों की लेज़र मार्किंग, कटिंग, बंधन, कोटिंग और वेल्डिंग के लिए स्वतंत्र इंजीनियरिंग सहायता प्रदान करता है। यदि आप कोई प्रक्रिया निर्दिष्ट कर रहे हैं, किसी सामग्री को योग्य ठहरा रहे हैं या उत्पादन की समस्या सुलझा रहे हैं, तो हमारी इंजीनियरिंग सेवाएँ टीम आपकी सहायता कर सकती है। अपने अनुप्रयोग पर चर्चा के लिए हमसे संपर्क करें।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

क्या फाइबर लेज़र पारदर्शी ऐक्रेलिक पर मार्क कर सकता है?

अपने आप नहीं। जल-समान पारदर्शी PMMA 1064 nm को बेरोक संचरित कर देता है, इसलिए बीम गुज़र जाती है और कुछ नहीं होता। कंपाउंड में लगभग 0.1–1% लेज़र मार्किंग एडिटिव होना चाहिए, या ग्रेड पिगमेंटेड अथवा भरा हुआ हो, या काम CO2 लेज़र पर जाए, जिसे PMMA प्रबल रूप से अवशोषित करता है।

सॉल्वेंट सीमेंटिंग के बाद ऐक्रेलिक में क्रेज़िंग क्यों होती है?

क्योंकि सीमेंट अवशिष्ट तन्य तनाव से मिला, सामान्यतः लेज़र-कटे या मोल्डेड किनारे पर। हवा में PMMA क्रेज़ होने से पहले लगभग 35 MPa सहता है; एथेनॉल या सीमेंट के विलायक में यह सीमा 5–10 MPa रह जाती है, जिसे एनील न किया गया पुर्ज़ा सामान्यतः पार कर लेता है। 80°C पर एनील करें, धीरे ठंडा करें, फिर सीमेंट करें।

लेज़र कार्य के लिए कास्ट ऐक्रेलिक निर्दिष्ट करूँ या एक्सट्रूडेड?

एनग्रेविंग और सबसे अच्छे फ्लेम-पॉलिश किनारे के लिए कास्ट: इसका बहुत उच्च आणविक भार साफ़ वाष्पित होता है और चमकदार सफ़ेद फ्रॉस्ट छोड़ता है। एक्सट्रूडेड सस्ता है और मोटाई की सहनशीलता अधिक कसी रखता है, पर कम कंट्रास्ट के साथ अधिक साफ़ एनग्रेव होता है और उसमें अभिविन्यास तनाव रहता है; यदि उस पर विलायक लगेगा तो कटिंग के बाद उसे एनील करें।

क्या PMMA को प्रिंटिंग या बंधन से पहले प्लाज़्मा या कोरोना पूर्व-उपचार चाहिए?

शायद ही कभी। 38–41 dyne/cm पर यह अधिकांश सॉल्वेंट और UV-क्योर इंक, सीमेंट और चिपकाने वाले पदार्थों को मोल्डेड अवस्था में ही गीला कर लेता है, इसलिए पूर्व-उपचार जल-आधारित इंक और कुछ हार्डकोट प्राइमर के लिए रखा जाता है। सक्रियण से अधिक सफ़ाई मायने रखती है, और तनावग्रस्त पुर्ज़े पर क्लीनर अल्कोहल या कीटोन नहीं होना चाहिए; डिटर्जेंट और पानी या नैफ़्था सुरक्षित हैं।

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