Polycarbonaat (PC) Materialen: Eigenschappen, toepassingen en industriële graden

Sinds de ontwikkeling in de midden-20e eeuw, is polycarbonaat (PC) een steeds populairder materiaal in de productie. Vandaag de dag worden er jaarlijks wereldwijd ongeveer 2,7 miljoen ton polycarbonaat geproduceerd. Door de jaren heen hebben verschillende bedrijven verschillende formules voor polycarbonaat gecreëerd, dus er zijn verschillende industriële graden van polycarbonaat om uit te kiezen. Sommige vormen hebben meer glasvezelversterking, terwijl andere additieven hebben zoals ultraviolette stabilisatoren voor bescherming tegen langdurige zonnewaarneming.

Sterk en veelzijdig, is deze amorfe thermoplast weerstandig tegen hitte, impact, en veel chemicaliën. Als zodanig is polycarbonaat ideaal voor componenten die taai moeten zijn of herhaaldelijk gesteriliseerd moeten worden en wordt vaak gebruikt in de auto- en medische industrie.

Hoe polycarbonaat geproduceerd wordt

Elk bedrijf produceert polycarbonaat iets anders, maar polycarbonaatmaterialen zijn traditioneel gecreëerd via de condensatiepolymerisatie van bisfenol A en carbonylchloride. Echter, veel bedrijven zijn begonnen om difenylcarbonaat te gebruiken in plaats daarvan omdat carbonylchloride extreem giftig is.

Ongeacht of carbonylchloride of difenylcarbonaat gebruikt wordt, is een bisfenol A oplossing in natriumhydroxide vereist en vervolgens gemengd met de carbonylchloride of difenylcarbonaat oplossing in een organisch oplosmiddel zodat polymerisatie kan plaatsvinden. Wanneer het polycarbonaat vormt, zal het initieel in een vloeibare toestand zijn. De oplossing zal verdampen om granulaten te vormen, of ethanol moet worden geïntroduceerd om het vaste polymer te precipiteren.

Eenmaal gecreëerd, wordt polycarbonaat vaak verkocht in staven, cylinders, of platen en kan in diverse productieprocessen worden gebruikt. Polycarbonaat is compatibel met thermovorming, extrusie, en blasvorming, maar het wordt meest vaak gebruikt met spuitgieten. Immers, als een thermoplast, kan polycarbonaat gesmolten, afgekoeld, en herverhit worden zonder te verbranden of significante degradatie, wat het een ideaal spuitgietmateriaal maakt.

Tijdens spuitgieten, moet polycarbonaat verwerkt worden bij een hoge temperatuur en met hoge druk in de vorm geïnjecteerd worden omdat polycarbonaat vrij viskeus is. De smelttemperatuur moet tussen 280°C en 320°C liggen, en de vormtemperatuur moet tussen 80°C en 100°C vallen. Echter, die nummers kunnen variëren afhankelijk van de graad van polycarbonaat die gebruikt wordt. Bijvoorbeeld, een hoge-hitte polycarbonaat vereist een smelttemperatuur tussen 310°C en 340°C en een vormtemperatuur tussen 100°C en 150°C, terwijl een PC-ABS (polycarbonaat/acrylonitriel-butadieen-styreen) blend's smelttemperatuur slechts tussen 240°C en 280°C hoeft te zijn en de vormtemperatuur zo laag als 70°C en tot 100°C kan vallen.

Eigenschappen en mechanische specificaties van polycarbonaatmateriaal

Terwijl er verschillende graden van polycarbonaat zijn, elk met hun eigen moleculaire massa, structuur, en eigenschappen, hebben alle polycarbonaat een paar dingen gemeen.

Voor één, zijn ze bekend om hun taaiheid en hoge impactweerstand. Als resultaat wordt polycarbonaat vaak gebruikt voor toepassingen die betrouwbaarheid en hoge prestaties vereisen.

Ondanks hun taaiheid en sterkte, zijn polycarbonaat lichtgewicht, wat ontwerpmogelijkheden en relatief eenvoudige installatie toestaat vergeleken met andere materialen.

Polycarbonaat is ook zeer weerstandig tegen hitte en vlammen. Een polycarbonaat kan zijn taaiheid behouden in temperaturen tot 140°C, wat betekent dat polycarbonaatonderdelen herhaaldelijke sterilisatie kunnen weerstaan. Polycarbonaat heeft ook lichtdoorgangssnelheden boven de 90% en goede chemische weerstand tegen gedunne zuren, olien, vetten, alifatische koolwaterstoffen, en alcoholen.

Een polycarbonaat's eigenschappen hangen af van zijn moleculaire massa en structuur, dus elk materiaal is iets anders. Om u een idee te geven van wat u kunt verwachten, hier zijn enkele typische kernkenmerken en specificaties:

• Specifiek gewicht: 1,21
• Smelttemperatuur: 295 – 315°C
• Vormtemperatuur: 70 – 95°C
• Hitteafbuigingstemperatuur: 137°C bij 0,45 MPa
• Treksterkte: 61 MPa
• Buigsterkte: 90 MPa
• Krimppercentage: 0,5 – 0,7%
• Rockwell hardheid: 118R

Zoals u kunt zien, heeft polycarbonaatproductie veel te bieden. Echter, er zijn een paar dingen waar u rekening mee wilt houden voordat u dit materiaal voor een project selecteert. Bijvoorbeeld, de mechanische eigenschappen kunnen degraderen na langdurige blootstelling aan water boven 60°C. Polycarbonaat is ook vatbaar voor krassen, duurder om te produceren dan veel andere materialen, en kwetsbaar voor gedunne basen en aromatische en gehalogeneerde koolwaterstoffen. Bovendien kunnen polycarbonaatformuleringen zonder UV-stabilisatoren soms vergelen in de loop van de tijd wanneer ze blootgesteld worden aan UV-stralen.

Veelvoorkomend gebruik van polycarbonaat in het dagelijks leven

Polycarbonaat's taaiheid en hoge impactweerstand maken het een populair materiaalkeuze voor automobiele industrie fabrikanten, met name wanneer het gaat om onderdelen die helder of doorschijnend moeten zijn en onderwerp zijn van frequente impact, zoals koplamp- en richtingaanwijzerlensen.

In de medische industrie, kan polycarbonaat gevonden worden in alles van incubators tot dialysemachine behuizingen. Immers, polycarbonaat is taai, hittebestendig, dimensionaal stabiel, en in staat om sterilisatie via FDA-goedgekeurde methoden te weerstaan inclusief autoklaven en bestraling. Polycarbonaat kan gebruikt worden in bloedfilters, reservoirs, en oxygenatoren, alsmede chirurgische instrumenten. Plus, gegeven de transparantie, stelt polycarbonaat artsen in staat om bloed gemakkelijker te monitoren en de toediening van vloeistoffen te volgen.

Polycarbonaat is ook een materiaal van keuze in veel huishoudelijke apparaten, zoals mixers, haar drogers, koelkasten, en elektrische scheermessen. Andere veelvoorkomende toepassingen voor polycarbonaat omvatten exterieurverlichtingsarmaturen, machinebewakers, beschermingsuitrusting, kogelvrij glas, zekeringen dozen, televisiebehuizingen, daken, dakramen, kassen, koffers, brillen, en drankhouder, zoals babyflessen, drinkbekertjes, en herbruikbare waterflessen.

Aan de slag met polycarbonaat

Polycarbonaat is een sterke en impact-weerstandige thermoplast die in een verscheidenheid aan industrieën gebruikt wordt. Echter, er zijn verschillende soorten polycarbonaat op de markt, elk met zijn eigen kenmerken. Werken met een ervaren productiepartner zoals Fast Radius kan den verschil maken voor productteams die onbekend zijn met polycarbonaat of die op zoek zijn om onderdelen en producten te produceren met materialen die meer geschikt kunnen zijn voor een specifieke toepassing. Wilt u zien of polycarbonaat het juiste materiaal is voor uw volgende project? Maak een account aan en upload uw onderdeelbestanden of neem vandaag nog contact met ons op om te beginnen.

Wilt u meer leren over andere kunststoffen zodat u ze kunt vergelijken met polycarbonaat? Bekijk ons kenniscentrum om te leren over polycarbonaat/acrylonitriel-butadieen-styreen (PC-ABS), polyethyleentereftalaat (PET), polyetheretherketone (PEEK), en meer.