Polycarbonat (PC) blev først opdaget i 1898 af Alfred Einhorn ved universitetet i München. Det var først i 1953, at Bayer fik det første patent på fremstilling af polycarbonat og kaldte det "Makrolon". Siden da er polycarbonat (PC) blevet et stadig mere populært materiale i fremstillingen. I dag produceres der omkring 2.7 millioner tons polycarbonat globalt hvert år. Gennem årene har forskellige virksomheder skabt forskellige polycarbonatformuleringer, så der er flere industrielle kvaliteter af polycarbonat at vælge imellem. Nogle former indeholder mere glasfiberforstærkning, mens andre indeholder tilsætningsstoffer såsom UV-stabilisatorer for at beskytte mod langvarig soleksponering.
Polycarbonat (PC) er en amorf teknisk termoplast, hvilket betyder, at den har en tendens til at blive blød før smeltning og ikke har noget fast smeltepunkt. Producenter forarbejder polycarbonat til sorte eller klare plader og stænger. Dens klarhed, brudmodstand og lette vægt gør det til et fremragende alternativ til glas. Sammenlignet med andre ingeniørplaster såsom akryl, er PC (polycarbonat) i stand til at modstå stød, samtidig med at den tilbyder optisk klarhed, UV-resistens og højere end normal temperaturbestandighed. Polycarbonat (PC) er det foretrukne materiale til dele, der kræver klarhed og slagstyrke. Imidlertid producerer CNC-bearbejdning af polycarbonat i sig selv ikke optisk klare dele, så der er behov for yderligere efterbehandling.
Polycarbonat (PC) er et ideelt plastmateriale til CNC-bearbejdning på grund af dets fremragende mekaniske egenskaber, herunder god slagstyrke, hårdhed, sejhed og høj temperaturbestandighed, og er let at bearbejde. PC-produkter behandlet af CNC er meget udbredt i halvleder-, maskiner-, transport-, elektronik-, optik-, bil-, medicinske og andre industrier.
AN-prototype bruger CNC-bearbejdningsteknikker, herunder flere fræsning, drejning, boringosv. til at behandle polycarbonat i sort eller klar plade og stang. Vores CNC faciliteter og udstyr er avanceret nok til at minimere driftsfejl og vibrationer under bearbejdning, hvilket i høj grad gør os i stand til at fremstille pc-komponenter med stabil kvalitet og præcision. AN-prototype tilbyder fire kvaliteter af CNC-bearbejdet polycarbonatmateriale:
- Sort
- Klar
- Gennemsigtig
- 20% glasfyldt
Hvordan fremstilles polycarbonat (PC)?
Hver virksomhed fremstiller polycarbonat lidt forskelligt, men polycarbonatmaterialer fremstilles traditionelt gennem polykondensationsreaktionen af bisphenol A og fosgen. Men fordi fosgen er meget giftigt, er mange virksomheder begyndt at bruge diphenylcarbonat i stedet for fosgen.
Uanset anvendelse af phosgen eller diphenylcarbonat, er det nødvendigt at blande natriumhydroxidopløsningen af bisphenol A med phosgen- eller diphenylcarbonatopløsningen i et organisk opløsningsmiddel for at polymerisere. Når polycarbonat dannes, er det i første omgang i flydende tilstand. Opløsningen inddampes for at danne partikler, eller ethanol skal indføres for at udfælde fast polymer.
Når først er produceret, polycarbonat sælges typisk i stang-, cylinder- eller pladeform og kan bruges i en række forskellige fremstillingsprocesser. Polycarbonat er velegnet til termoformning, ekstrudering og blæsestøbning, men bruges mest til CNC-bearbejdning og sprøjtestøbning. Når alt kommer til alt, kan polycarbonat som termoplast smeltes, afkøles og genopvarmes uden at brænde eller nedbrydes væsentligt, hvilket gør det til et ideelt materiale til sprøjtestøbning.
Under sprøjtestøbning skal polycarbonat behandles ved høje temperaturer og sprøjtes ind i formen ved højt tryk, fordi polycarbonat er meget tyktflydende. Smeltetemperaturen skal være mellem 280°C og 320°C, og formtemperaturen skal være mellem 80°C og 100°C. Disse tal kan dog variere afhængigt af den anvendte kvalitet af polycarbonat. For eksempel kræver højvarme polycarbonat smeltetemperaturer mellem 310°C og 340°C og formtemperaturer mellem 100°C og 150°C, mens PC-ABS (polycarbonat/acrylonitril butadien styren) Smeltetemperaturen af blandingen behøver kun at være mellem 240°C og 280°C, og dens formtemperatur kan være så lav som 70°C og så høj som 100°C.
Egenskaber og mekaniske specifikationer for polycarbonatmaterialer
Mens polycarbonat kommer i en række forskellige kvaliteter, hver med sin egen molekylvægt, struktur og egenskaber, er der et par ting, som alle polycarbonater har til fælles.
De er kendt for deres sejhed og høje slagfasthed. Derfor bruges polycarbonater ofte i applikationer, der kræver pålidelighed og høj ydeevne. På trods af sin sejhed og styrke er polycarbonat let, hvilket tillader en bred vifte af designmuligheder sammenlignet med andre materialer.
Polycarbonat er også meget varme- og brandbestandigt. Polycarbonat kan forblive sejt ved temperaturer op til 140°C, hvilket betyder, at polycarbonatdele kan modstå gentagen sterilisering. Polycarbonat har også mere end 90 procent lystransmission og god kemisk modstandsdygtighed over for fortyndede syrer, olier, fedtstoffer, alifatiske kulbrinter og alkoholer.
Egenskaberne af polycarbonat afhænger af dets molekylære masse og struktur, så hvert materiale er lidt anderledes. For at give dig en idé om, hvad du kan forvente, er her nogle typiske nøglefunktioner og specifikationer:
- Vægtfylde: 1.21
- Smeltetemperatur: 295 – 315°C
- Formtemperatur: 70 – 95°C
- Varmeafbøjningstemperatur: 137°C ved 0.45 MPa
- Trækstyrke: 61 MPa
- Bøjningsstyrke: 90 MPa
- Krympning: 0.5 – 0.7 %
- Rockwell hårdhed: 118R
Som du kan se, har fremstilling af polycarbonat mange fordele. Der er dog et par ting, du skal vide, før du vælger dette materiale til dit projekt. For eksempel kan dets mekaniske egenskaber falde efter længere tids udsættelse for vand over 60°C. Polycarbonat er også udsat for ridser, er dyrere at fremstille end mange andre materialer og er modtageligt for fortyndede alkalier, aromatiske og halogenerede kulbrinter. Derudover kan polycarbonatformuleringer uden UV-stabilisatorer nogle gange blive gule over tid, når de udsættes for UV-lys.
Er CNC-bearbejdning af polycarbonat nemt?
Polycarbonat er relativt nemt at CNC-bearbejde sammenlignet med andre plasttyper såsom akryl eller PVC. Polycarbonat er kompatibel med standard CNC-bearbejdningsteknikker såsom CNC-fræsning, CNC-drejning, boring og savning. Det er dog værd at bemærke, at bearbejdeligheden af polycarbonat kan variere afhængigt af den specifikke materialekvalitet og de anvendte bearbejdningsparametre. For eksempel kan nogle kvaliteter af polycarbonat være mere skøre end andre og kan kræve forskellige skærehastigheder og fremføringer for at undgå revner eller skår. CNC-bearbejdnings-pc (polycarbonat) er en populær fremstillingsmetode til fremstilling af præcisions-pc-plastdele. Polycarbonat kan CNC-bearbejdes ved hjælp af standard skæreværktøjer, såsom endefræsere og bor, og passende bearbejdningsparametre, herunder skærehastighed, tilspændingshastighed og skæredybde. Som ved enhver bearbejdningsproces er det vigtigt at vælge det korrekte værktøj og parametre for at undgå materielle skader og opnå det ønskede resultat.
Det bedste værktøj til CNC fræsning af polycarbonat
Det bedste værktøj til CNC-fræsning af polycarbonat afhænger af den specifikke skæreanvendelse, tykkelsen af materialet og den ønskede kvalitet af bearbejdning. Her er nogle almindelige værktøjer, der kan bruges til CNC-fræsning af polycarbonat:
– Rundsav med fint tandblad: Rundsav med fint tandblad kan bruges til lige snit i polycarbonatplade op til 1/4 tomme tyk. Brug altid lav hastighed og let tryk for at undgå at revne eller smelte materialet.
– Stiksav med fintandet klinge: En stiksav med et fintandet blad kan bruges til at lave buede eller indviklede snit i polycarbonatplader op til 1/2 tomme tykke. Brug lav hastighed og let tryk for at forhindre revner eller smeltning af materialet.
– Bordsav med tre hårdmetalblade: En bordsav med tre hårdmetalblade kan bruges til lige snit på tykkere polycarbonatplader op til 2 tommer tykke. Brug altid lav hastighed og let tryk for at undgå at revne eller smelte materialet.
– CNC routere: CNC-fræsere kan bruges til at lave præcise snit og komplekse former på polycarbonat med høj præcision og repeterbarhed.
Tolerancer for CNC-bearbejdning af polykarbonat
De tolerancer, der kan opnås ved CNC-bearbejdning af polycarbonat, afhænger af faktorer som den specifikke materialekvalitet, den anvendte bearbejdningsproces og kompleksiteten af den del, der bearbejdes. Følgende er nogle generelle retningslinjer for at opnå forventede tolerancer ved CNC-bearbejdning af polycarbonat:
– CNC-bearbejdningstolerancer: Når CNC-bearbejdning bruges til at fremstille polycarbonatdele, spænder typiske bearbejdningstolerancer fra +/- 0.005 tommer til +/- 0.010 tommer. I nogle tilfælde kan snævrere tolerancer opnås, afhængigt af den specifikke anvendelse og bearbejdningsproces, der anvendes.
– Tolerancer for manuel bearbejdning: Når polycarbonat bearbejdes manuelt, såsom med en sav eller overfræser, kan tolerancerne være løsere, typisk fra +/- 0.020 tommer til +/- 0.050 tommer.
– Tolerancer for borede polycarbonatplader: Typiske tolerancer ved skæring eller boring i polycarbonatplader er +/- 0.060 tommer.
Tips til CNC-bearbejdning af polykarbonat
– Brug skarpe skæreværktøjer: Polycarbonat kan let spåne og revne under CNC-bearbejdning, så det er vigtigt at bruge skarpe skæreværktøjer for at minimere belastningen på materialet.
– Brug lave skærehastigheder: Polycarbonat kan smelte eller deformeres, når det bliver for varmt, så det er vigtigt at bruge lave skærehastigheder for at minimere varmeopbygning under CNC-bearbejdning.
– Brug af køle- eller smøremidler: Brugen af kølemidler eller smøremidler under bearbejdning hjælper med at reducere varmeopbygning og forhindrer materialet i at smelte eller deformeres. AN-Prototype anbefaler ikke-aromatiske vandblandbare kølemidler, da de er bedst egnede til fremstilling af ønskværdige overfladefinisher og snævre tolerancedele. Kølevæske har også den ekstra fordel, at det forlænger værktøjets levetid.
– Brug den korrekte tilspændingshastighed og skæredybde: Tilspændingshastighed og skæredybde bør optimeres for at minimere belastningen på materialet og opnå den ønskede overfladefinish.
– Brug en støvsuger eller blæser til at fjerne spåner: Polycarbonatspåner kan opbygges under CNC-bearbejdning og forstyrre skæreprocessen, så det er vigtigt at bruge et vakuum eller en blæser til at fjerne spåner fra arbejdsområdet.
– Undgå opløsningsmidler: Opløsningsmidler kan svække eller opløse polycarbonat, så det er vigtigt at undgå opløsningsmidler under forarbejdningen.
– Undgå at overspænde materialet: Hvis polycarbonat bliver overspændt under forarbejdningen, kan dette revne eller deformeres, så det er vigtigt at bruge den rette spændekraft for at undgå at beskadige materialet.
– Overvej at bruge en beskyttende film: En beskyttende film kan påføres polycarbonatoverfladen for at forhindre ridser eller beskadigelse under forarbejdningen.
Overfladebehandling af CNC-bearbejdning af pc-dele
Damppolering: Værktøjsmærker vises ofte på CNC-bearbejdede polycarbonatoverflader. Dette er ikke ideelt til applikationer, der kræver optisk gennemsigtige komponenter. Generelt er polering processen med at fjerne værktøjsmærker eller pletter, og en af de mere effektive metoder til polycarbonat er damppolering. Dette opnås ved at udsætte overfladen for et opløsningsmiddel, der reagerer og får overfladelaget til at smelte og flyde. Denne proces udjævner overfladen og udfylder eventuelle værktøjsmærker.
Ridsefast belægning: En af ulemperne ved polycarbonat er, at det nemt ridser. Tilføjelse af nogle belægninger hjælper med at bevare den optiske klarhed af CNC-polycarbonatdele, mens de forbedrer deres ridsemodstand.
Anvendelse af CNC-bearbejdning af polykarbonatdele
Automotive. Polycarbonats sejhed og høje slagfasthed gør det til et populært materialevalg for producenter i bilindustrien, især når det kommer til komponenter, der skal være gennemsigtige eller gennemskinnelige og ofte udsættes for stød, såsom forlygter og blinklys.
Medical. Polycarbonat findes i alt fra kuvøser til dialysemaskinehuse. Når alt kommer til alt, er polycarbonat sejt, varmebestandigt, formstabilt og i stand til at modstå sterilisering ved FDA-godkendte metoder, herunder autoklavering og stråling. Polycarbonater bruges i blodfiltre, væskebeholdere, oxygenatorer og kirurgiske instrumenter. På grund af sin gennemsigtighed giver polycarbonat desuden læger mulighed for lettere at overvåge blod og spore infusioner.
Husholdningsapparater. Polycarbonat er også det foretrukne materiale til mange husholdningsapparater såsom blendere, hårtørrere, køleskabe og elektriske barbermaskiner. Andre almindelige anvendelser af polycarbonat omfatter udvendig belysning, maskinbeskyttelse, beskyttelsesudstyr, skudsikkert glas, sikringsbokse, tv-kabinetter, tage, ovenlys, drivhuse, kufferter, glas og drikkevarebeholdere såsom sutteflasker, sippy-kopper og drikkebeholdere. Genopfyldelig vandflaske.