Polykarbonát (PC) byl poprvé objeven v roce 1898 Alfredem Einhornem na univerzitě v Mnichově. Teprve v roce 1953 získal Bayer první patent na výrobu polykarbonátu a pojmenoval jej „Makrolon“. Od té doby se polykarbonát (PC) stává stále populárnějším materiálem ve výrobě. V současnosti se celosvětově ročně vyrobí přibližně 2.7 milionu tun polykarbonátu. V průběhu let různé společnosti vytvořily různé polykarbonátové formulace, takže si můžete vybrat z několika průmyslových druhů polykarbonátu. Některé formy obsahují více sklolaminátové výztuže, zatímco jiné obsahují přísady, jako jsou UV stabilizátory na ochranu před dlouhodobým slunečním zářením.
Polykarbonát (PC) je amorfní technický termoplast, což znamená, že má tendenci měknout před roztavením a nemá pevný bod tání. Výrobci zpracovávají polykarbonát na černé nebo čiré plechy a tyče. Jeho čirost, odolnost proti rozbití a nízká hmotnost z něj dělají vynikající alternativu ke sklu. Ve srovnání s jinými technickými plasty, jako je akryl, je PC (polykarbonát) schopen odolat nárazu a zároveň nabízí optickou čistotu, odolnost proti UV záření a vyšší než normální teplotní odolnost. Polykarbonát (PC) je materiálem volby pro díly vyžadující čistotu a rázovou houževnatost. Avšak CNC obrábění polykarbonátu samo o sobě neprodukuje opticky čisté díly, takže je nutná další úprava.
Polykarbonát (PC) je ideálním plastovým materiálem pro CNC obrábění díky svým vynikajícím mechanickým vlastnostem, včetně dobré rázové houževnatosti, tvrdosti, houževnatosti a vysoké teplotní odolnosti a snadno se zpracovává. PC produkty zpracované CNC jsou široce používány v polovodičovém, strojním, dopravním, elektronickém, optickém, automobilovém, lékařském a dalších průmyslových odvětvích.
AN-Prototype využívá CNC obráběcí techniky včetně vícenásobných frézování, soustružení, vrtání, atd. pro zpracování polykarbonátu v černém nebo čirém plechu a tyči. Naše CNC zařízení a vybavení jsou dostatečně pokročilé, aby minimalizovaly provozní chyby a vibrace během obrábění, což nám výrazně umožňuje vyrábět PC komponenty se stabilní kvalitou a přesností. AN-Prototype nabízí čtyři druhy CNC obráběného polykarbonátového materiálu:
- Černá
- Čirá
- Průsvitný
- 20% plněno sklem
Jak se vyrábí polykarbonát (PC)?
Každá společnost vyrábí polykarbonát trochu jinak, ale polykarbonátové materiály se tradičně vyrábějí polykondenzační reakcí bisfenolu A a fosgenu. Protože je však fosgen vysoce toxický, mnoho společností začalo místo fosgenu používat difenylkarbonát.
Bez ohledu na použití fosgenu nebo difenylkarbonátu je pro polymeraci nutné smíchat roztok hydroxidu sodného bisfenolu A s roztokem fosgenu nebo difenylkarbonátu v organickém rozpouštědle. Když se tvoří polykarbonát, je zpočátku v kapalném stavu. Roztok se odpaří, aby se vytvořily částice, nebo je třeba zavést ethanol, aby se vysrážel pevný polymer.
Jakmile se vyrobí, polykarbonát se typicky prodává ve formě tyče, válce nebo listu a může být použit v různých výrobních procesech. Polykarbonát je vhodný pro tvarování za tepla, vytlačování a vyfukování, ale nejčastěji se používá pro CNC obrábění a vstřikování. Ostatně jako termoplast lze polykarbonát tavit, ochlazovat a znovu ohřívat, aniž by se spálil nebo výrazně znehodnotil, což z něj činí ideální materiál pro vstřikování.
Během vstřikování je třeba polykarbonát zpracovávat při vysokých teplotách a vstřikovat do formy pod vysokým tlakem, protože polykarbonát je velmi viskózní. Teplota taveniny by měla být mezi 280 °C a 320 °C a teplota formy by měla být mezi 80 °C a 100 °C. Tyto údaje se však mohou lišit v závislosti na kvalitě použitého polykarbonátu. Například vysokoteplotní polykarbonát vyžaduje teploty taveniny mezi 310 °C a 340 °C a teploty formy mezi 100 °C a 150 °C, zatímco PC-ABS (polykarbonát/akrylonitrilbutadienstyren) Teplota taveniny směsi potřebuje pouze být mezi 240 °C a 280 °C a teplota jeho formy může být tak nízká, jako je 70 °C, až 100 °C.
Vlastnosti a mechanické specifikace polykarbonátových materiálů
Zatímco polykarbonát přichází v různých kvalitách, z nichž každý má svou vlastní molekulovou hmotnost, strukturu a vlastnosti, existuje několik věcí, které mají všechny polykarbonáty společné.
Jsou známé svou houževnatostí a vysokou odolností proti nárazu. Proto se polykarbonáty často používají v aplikacích vyžadujících spolehlivost a vysoký výkon. Navzdory své houževnatosti a pevnosti je polykarbonát lehký, což umožňuje širokou škálu konstrukčních možností ve srovnání s jinými materiály.
Polykarbonát je také velmi odolný vůči teplu a ohni. Polykarbonát může zůstat houževnatý při teplotách až 140 °C, což znamená, že polykarbonátové díly vydrží opakovanou sterilizaci. Polykarbonát má také více než 90% propustnost světla a dobrou chemickou odolnost vůči zředěným kyselinám, olejům, tukům, alifatickým uhlovodíkům a alkoholům.
Vlastnosti polykarbonátu závisí na jeho molekulové hmotnosti a struktuře, takže každý materiál je mírně odlišný. Abyste měli představu, co můžete očekávat, uvádíme některé typické klíčové vlastnosti a specifikace:
- Specifická hmotnost: 1.21
- Teplota tání: 295 – 315 °C
- Teplota formy: 70 – 95°C
- Teplota odklonu tepla: 137 °C při 0.45 MPa
- Pevnost v tahu: 61 MPa
- Pevnost v ohybu: 90 MPa
- Smrštění: 0.5 – 0.7 %
- Tvrdost podle Rockwella: 118R
Jak vidíte, výroba polykarbonátu má mnoho výhod. Před výběrem tohoto materiálu pro svůj projekt však musíte vědět několik věcí. Například jeho mechanické vlastnosti se mohou snížit po delším vystavení vodě nad 60 °C. Polykarbonát je také náchylný k poškrábání, je dražší na výrobu než mnoho jiných materiálů a je citlivý na zředěné alkálie, aromatické a halogenované uhlovodíky. Navíc polykarbonátové přípravky bez UV stabilizátorů mohou někdy časem zežloutnout, když jsou vystaveny UV světlu.
Je CNC obrábění polykarbonátu snadné?
Polykarbonát je relativně snadno obrobitelný na CNC ve srovnání s jinými plasty, jako je akryl nebo PVC. Polykarbonát je kompatibilní se standardními CNC obráběcími technikami, jako je CNC frézování, CNC soustružení, vrtání a řezání. Je však třeba poznamenat, že obrobitelnost polykarbonátu se může lišit v závislosti na konkrétní třídě materiálu a použitých parametrech obrábění. Například některé druhy polykarbonátu mohou být křehčí než jiné a mohou vyžadovat různé řezné rychlosti a posuvy, aby se zabránilo praskání nebo vylamování. CNC obrábění PC (polykarbonát) je oblíbená výrobní metoda pro vytváření přesných PC plastových dílů. Polykarbonát lze CNC obrábět pomocí standardních řezných nástrojů, jako jsou stopkové frézy a vrtáky, a vhodných parametrů obrábění, včetně řezné rychlosti, rychlosti posuvu a hloubky řezu. Jako u každého obráběcího procesu je důležité vybrat správný nástroj a parametry, aby nedošlo k poškození materiálu a bylo dosaženo požadovaného výsledku.
Nejlepší nástroj pro CNC frézování polykarbonátu
Nejlepší nástroj pro CNC frézování polykarbonátu závisí na konkrétní aplikaci řezání, tloušťce materiálu a požadované kvalitě opracování. Zde jsou některé běžné nástroje, které lze použít pro CNC frézování polykarbonátu:
– Kotoučová pila s jemným zubovým kotoučem: Kotoučovou pilu s kotoučem s jemnými zuby lze použít pro rovné řezy do polykarbonátového plechu o tloušťce až 1/4 palce. Vždy používejte nízkou rychlost a mírný tlak, aby nedošlo k prasknutí nebo roztavení materiálu.
– Skládačka s čepelí s jemnými zuby: Skládačka s čepelí s jemnými zuby může být použita k provádění zakřivených nebo složitých řezů do polykarbonátových desek o tloušťce až 1/2 palce. Použijte nízkou rychlost a mírný tlak, abyste zabránili prasknutí nebo roztavení materiálu.
– Stolní pila se třemi karbidovými kotouči: Stolní pilu se třemi karbidovými kotouči lze použít pro rovné řezy na silnějších polykarbonátových deskách o tloušťce až 2 palce. Vždy používejte nízkou rychlost a mírný tlak, aby nedošlo k prasknutí nebo roztavení materiálu.
- CNC routery: CNC frézky lze použít pro přesné řezy a složité tvary na polykarbonátu s vysokou přesností a opakovatelností.
Tolerance pro CNC obrábění polykarbonátu
Tolerance dosažitelné při CNC obrábění polykarbonátu závisí na faktorech, jako je konkrétní druh materiálu, použitý proces obrábění a složitost obráběné součásti. Níže jsou uvedeny některé obecné pokyny pro dosažení očekávaných tolerancí při CNC obrábění polykarbonátu:
– Tolerance CNC obrábění: Když se k výrobě polykarbonátových dílů používá CNC obrábění, typické tolerance obrábění se pohybují od +/- 0.005 palce do +/- 0.010 palce. V některých případech lze dosáhnout užších tolerancí v závislosti na konkrétní aplikaci a použitém procesu obrábění.
– Tolerance pro ruční obrábění: Když je polykarbonát obráběn ručně, například pilou nebo frézkou, mohou být tolerance volnější, typicky v rozmezí od +/- 0.020 palce do +/- 0.050 palce.
– Tolerance pro vrtané polykarbonátové desky: Typické tolerance při řezání nebo vrtání do polykarbonátových desek jsou +/- 0.060 palce.
Tipy pro CNC obrábění polykarbonátu
– Používejte ostré řezné nástroje: Polykarbonát se může během CNC obrábění snadno odštípnout a prasknout, proto je důležité používat ostré řezné nástroje, aby se minimalizovalo namáhání materiálu.
– Používejte nízké řezné rychlosti: Polykarbonát se může roztavit nebo deformovat, když se příliš zahřeje, proto je důležité používat nízké řezné rychlosti, aby se minimalizovalo hromadění tepla během CNC obrábění.
– Použití chladicích kapalin nebo maziv: Použití chladicích kapalin nebo maziv během obrábění pomáhá snižovat hromadění tepla a zabraňuje tavení nebo deformaci materiálu. AN-Prototype doporučuje nearomatické s vodou mísitelné chladicí kapaliny, protože jsou nejvhodnější pro výrobu požadovaných povrchových úprav a dílů s úzkými tolerancemi. Chladicí kapalina má také další výhodu v prodloužení životnosti nástroje.
– Používejte správnou rychlost posuvu a hloubku řezu: Rychlost posuvu a hloubka řezu by měly být optimalizovány, aby se minimalizovalo namáhání materiálu a dosáhlo se požadované povrchové úpravy.
– K odstranění třísek použijte vysavač nebo foukač: Polykarbonátové třísky se mohou hromadit během CNC obrábění a narušovat proces řezání, proto je důležité použít vysavač nebo dmychadlo k odstranění třísek z pracovního prostoru.
- Vyhněte se rozpouštědlům: Rozpouštědla mohou polykarbonát oslabit nebo rozpustit, proto je důležité se při zpracování vyhýbat rozpouštědlům.
– Vyhněte se nadměrnému sevření materiálu: Pokud je polykarbonát během zpracování příliš upnut, může prasknout nebo se zdeformovat, proto je důležité použít správnou upínací sílu, aby nedošlo k poškození materiálu.
– Zvažte použití ochranné fólie: Na polykarbonátový povrch lze nanést ochrannou fólii, která zabrání poškrábání nebo poškození během zpracování.
Povrchová úprava CNC obrábění PC dílů
Leštění parou: Na CNC obráběných polykarbonátových površích se často objevují stopy po nástroji. To není ideální pro aplikace, které vyžadují opticky průhledné komponenty. Obecně řečeno, leštění je proces odstraňování stop nebo skvrn po nástroji a jednou z nejúčinnějších metod pro polykarbonát je leštění parou. Toho je dosaženo vystavením povrchu rozpouštědlu, které reaguje a způsobuje roztavení a roztékání povrchové vrstvy. Tento proces vyrovná povrch a vyplní případné stopy po nástroji.
Povlak odolný proti poškrábání: Jednou z nevýhod polykarbonátu je, že se snadno poškrábe. Přidání některých povlaků pomáhá zachovat optickou čistotu CNC polykarbonátových dílů a zároveň zlepšuje jejich odolnost proti poškrábání.
Aplikace CNC obrábění polykarbonátových dílů
Automobilový průmysl. Houževnatost polykarbonátu a vysoká odolnost proti nárazu z něj činí oblíbenou volbu materiálu pro výrobce v automobilovém průmyslu, zejména pokud jde o součásti, které musí být průhledné nebo průsvitné a často jsou vystaveny nárazům, jako jsou čočky světlometů a směrových světel.
Lékařský. Polykarbonát se nachází ve všem, od inkubátorů po kryty dialyzačních přístrojů. Polykarbonát je totiž houževnatý, tepelně odolný, rozměrově stálý a schopný vydržet sterilizaci metodami schválenými FDA, včetně autoklávování a ozařování. Polykarbonáty se používají v krevních filtrech, zásobnících tekutin, oxygenátorech a chirurgických nástrojích. Polykarbonát navíc díky své průhlednosti umožňuje lékařům snadněji monitorovat krev a sledovat infuze.
Domácí přístroje. Polykarbonát je také materiálem volby pro mnoho domácích spotřebičů, jako jsou mixéry, vysoušeče vlasů, ledničky a elektrické holicí strojky. Mezi další běžné použití polykarbonátu patří venkovní osvětlení, střežení strojů, ochranné pomůcky, neprůstřelná skla, pojistkové skříně, televizní kryty, střechy, světlíky, skleníky, kufry, sklenice a nádoby na nápoje, jako jsou kojenecké lahve, pohárky a nádoby na nápoje. Plnitelná láhev na vodu.