Polycarbonaat (PC):van productie tot prestaties – een uitgebreide gids

Gepubliceerd op 28 september 2022

Eerder gepubliceerd op fastradius.com op 28 september 2022

Sinds de ontwikkeling ervan in het midden van de 20e eeuw is polycarbonaat een steunpilaar van de moderne productie geworden. De mondiale productie bedraagt ​​nu grofweg 2,7 miljoen ton per jaar. In de afgelopen decennia hebben bedrijven een reeks kwaliteiten ontwikkeld (sommige versterkt met glasvezel, andere versterkt met UV-stabilisatoren) om aan specifieke prestatiebehoeften te voldoen.

Polycarbonaat is een amorf thermoplastisch materiaal dat uitzonderlijke weerstand biedt tegen hitte, schokken en een breed spectrum aan chemicaliën. Dankzij de taaiheid en dimensionale stabiliteit is het het materiaal bij uitstek voor componenten die herhaaldelijk moeten worden gesteriliseerd of hoge mechanische belastingen moeten ondergaan, zoals auto-onderdelen en medische apparatuur.

Hoe polycarbonaat wordt vervaardigd

Hoewel de basischemie hetzelfde blijft, verschillen fabrikanten in hun procesdetails. Traditionele productie is afhankelijk van de condensatiepolymerisatie van bisfenolA en carbonylchloride, een zeer giftig reagens. Veel bedrijven vervangen nu difenylcarbonaat om dat gevaar te elimineren.

Ongeacht de carbonylbron begint de reactie met bisfenolA opgelost in natriumhydroxide, dat vervolgens wordt gemengd met het carbonylchloride of difenylcarbonaat in een organisch oplosmiddel. Door polymerisatie ontstaat een vloeibaar polymeer dat vervolgens wordt neergeslagen (vaak door toevoeging van ethanol) of wordt verdampt om vaste korrels te vormen.

Polycarbonaat wordt doorgaans geleverd als staven, cilinders of platen en kan worden gevormd door thermovormen, extrusie, blaasgieten of, meestal, spuitgieten. De thermoplastische aard maakt herhaalde verwarming en koeling mogelijk zonder noemenswaardige degradatie, waardoor het ideaal is voor complexe onderdelen met grote volumes.

Tijdens het spuitgieten vereist polycarbonaat hoge temperaturen en drukken. Typische smelttemperaturen liggen tussen 280°C en 320°C, met matrijstemperaturen van 80°C tot 100°C. Deze bereiken verschuiven met de kwaliteit; Polycarbonaat met hoge temperaturen heeft mogelijk een smelttemperatuur van 310°C–340°C nodig en een mal van 100°C–150°C, terwijl een PC-ABS-mengsel smelt bij 240°C–280°C en kan vormen bij een temperatuur van slechts 70°C.

Belangrijke eigenschappen en mechanische specificaties

Alle polycarbonaatkwaliteiten hebben verschillende kenmerkende eigenschappen gemeen:uitzonderlijke taaiheid, lichtgewicht constructie en indrukwekkende thermische stabiliteit. Ze behouden hun slagvastheid tot 140°C, waardoor herhaalde autoclaafsterilisatie mogelijk is. De transparantie bedraagt meer dan 90% en de chemische bestendigheid omvat verdunde zuren, oliën, vetten, alifatische koolwaterstoffen en alcoholen.

Typische waarden voor een standaardkwaliteit zijn:

• Soortelijk gewicht:1,21
• Smelttemperatuur:295–315°C
• Schimmeltemperatuur:70–95°C
• Warmteafbuigingstemperatuur:137°C bij 0,45 MPa
• Treksterkte:61 MPa
• Buigsterkte:90 MPa
• Krimp:0,5–0,7%
• Rockwell-hardheid:118R

Mogelijke nadelen zijn onder meer de gevoeligheid voor langdurige blootstelling aan water boven 60°C, gevoeligheid voor krassen op het oppervlak, hogere productiekosten vergeleken met sommige alternatieven, en kwetsbaarheid voor verdunde alkaliën en bepaalde aromatische of gehalogeneerde koolwaterstoffen. Formuleringen zonder UV-stabilisatoren kunnen na verloop van tijd geel worden bij blootstelling aan zonlicht.

Veel voorkomende dagelijkse toepassingen

De veerkracht en optische helderheid van polycarbonaat maken het tot een favoriet in de automobielsector, waar koplampen en richtingaanwijzerlenzen frequente schokken moeten overleven. Op medisch gebied wordt het materiaal gebruikt voor couveuses, dialysebehuizingen, bloedfilters, reservoirs, oxygenatoren en chirurgische instrumenten. De transparantie ervan helpt artsen bij het monitoren van de vloeistofstroom en de bloedcondities.

Huishoudelijke apparaten zoals mixers, haardrogers, koelkasten en elektrische scheerapparaten zijn ook afhankelijk van polycarbonaat. Andere toepassingen omvatten buitenverlichting, machineafschermingen, beschermende uitrusting, kogelvrij glas, zekeringkasten, tv-behuizingen, dakbedekking, dakramen, kassen, bagage, brillen en drankverpakkingen, inclusief babyflessen en hervulbare waterflessen.

Aan de slag met polycarbonaat

Het kiezen van de juiste polycarbonaatkwaliteit is van cruciaal belang. Door samen te werken met een ervaren fabrikant als SyBridge kunnen productteams de nuances van het materiaal verkennen en de beste formulering voor hun toepassing selecteren. Als u benieuwd bent of polycarbonaat bij uw volgende project past, maak dan een account aan en upload uw onderdeelbestanden of neem vandaag nog contact met ons op om aan de slag te gaan.