Polycarbonat (PC) wurde erstmals 1898 von Alfred Einhorn an der Universität München entdeckt. Erst 1953 erhielt Bayer das erste Patent zur Herstellung von Polycarbonat und nannte es „Makrolon“. Seitdem ist Polycarbonat (PC) ein immer beliebteres Material in der Fertigung. Heute werden weltweit jedes Jahr etwa 2.7 Millionen Tonnen Polycarbonat produziert. Im Laufe der Jahre haben verschiedene Unternehmen unterschiedliche Polycarbonatformulierungen entwickelt, sodass mehrere industrielle Polycarbonatqualitäten zur Auswahl stehen. Einige Formen enthalten mehr Glasfaserverstärkung, während andere Zusätze wie UV-Stabilisatoren zum Schutz vor längerer Sonneneinstrahlung enthalten.
Polycarbonat (PC) ist ein amorpher technischer Thermoplast, d. h. es neigt dazu, vor dem Schmelzen weich zu werden und hat keinen festen Schmelzpunkt. Hersteller verarbeiten Polycarbonat zu schwarzen oder klaren Platten und Stäben. Seine Klarheit, Bruchfestigkeit und sein geringes Gewicht machen es zu einer hervorragenden Alternative zu Glas. Im Vergleich zu anderen technischen Kunststoffen wie Acryl ist PC (Polycarbonat) stoßfest und bietet gleichzeitig optische Klarheit, UV-Beständigkeit und eine überdurchschnittlich hohe Temperaturbeständigkeit. Polycarbonat (PC) ist das Material der Wahl für Teile, die Klarheit und Schlagfestigkeit erfordern. Allerdings führt die CNC-Bearbeitung von Polycarbonat allein nicht zu optisch klaren Teilen, sodass eine weitere Nachbearbeitung erforderlich ist.
Polycarbonat (PC) ist aufgrund seiner hervorragenden mechanischen Eigenschaften, darunter gute Schlagzähigkeit, Härte, Zähigkeit und hohe Temperaturbeständigkeit, ein idealer Kunststoff für die CNC-Bearbeitung und lässt sich leicht verarbeiten. CNC-bearbeitete PC-Produkte werden häufig in der Halbleiter-, Maschinen-, Transport-, Elektronik-, Optik-, Automobil-, Medizin- und anderen Industriezweigen eingesetzt.
AN-Prototype nutzt mehrere CNC-Bearbeitungstechniken Mahlen, Drehung, Bohrungusw. zur Verarbeitung von Polycarbonat in schwarzen oder klaren Platten und Stäben. Unsere CNC-Einrichtungen und -Ausrüstung sind so weit fortgeschritten, dass Bedienfehler und Vibrationen während der Bearbeitung minimiert werden, was uns in hohem Maße in die Lage versetzt, PC-Komponenten mit stabiler Qualität und Präzision herzustellen. AN-Prototype bietet vier Qualitäten von CNC-gefrästem Polycarbonatmaterial an:
- Schwarz
- Auswahl aufheben
- lichtdurchlässig
- 20 % glasgefüllt
Wie wird Polycarbonat (PC) hergestellt?
Jedes Unternehmen stellt Polycarbonat etwas anders her, aber Polycarbonatmaterialien werden traditionell durch die Polykondensationsreaktion von Bisphenol A und Phosgen hergestellt. Da Phosgen jedoch hochgiftig ist, sind viele Unternehmen dazu übergegangen, Diphenylcarbonat anstelle von Phosgen zu verwenden.
Unabhängig von der Verwendung von Phosgen oder Diphenylcarbonat ist es zur Polymerisation erforderlich, die Natriumhydroxidlösung von Bisphenol A mit der Phosgen- oder Diphenylcarbonatlösung in einem organischen Lösungsmittel zu mischen. Bei der Bildung von Polycarbonat liegt es zunächst in flüssigem Zustand vor. Die Lösung wird verdampft, um Partikel zu bilden, oder es muss Ethanol zugegeben werden, um festes Polymer auszufällen.
Einmal produziert, Polycarbonat wird typischerweise in Stab-, Zylinder- oder Plattenform verkauft und kann in einer Vielzahl von Herstellungsprozessen verwendet werden. Polycarbonat eignet sich zum Thermoformen, Extrudieren und Blasformen, wird jedoch am häufigsten für die CNC-Bearbeitung und den Spritzguss verwendet. Denn als Thermoplast lässt sich Polycarbonat schmelzen, abkühlen und wieder erhitzen, ohne zu verbrennen oder sich nennenswert zu zersetzen, was es zu einem idealen Material für den Spritzguss macht.
Beim Spritzgießen muss Polycarbonat bei hohen Temperaturen verarbeitet und mit hohem Druck in die Form eingespritzt werden, da Polycarbonat sehr viskos ist. Die Schmelzetemperatur sollte zwischen 280 °C und 320 °C und die Formtemperatur zwischen 80 °C und 100 °C liegen. Diese Werte können jedoch je nach verwendeter Polycarbonatsorte variieren. Hochtemperatur-Polycarbonat erfordert beispielsweise Schmelzetemperaturen zwischen 310 °C und 340 °C und Formtemperaturen zwischen 100 °C und 150 °C, während PC-ABS (Polycarbonat/Acrylnitril-Butadien-Styrol) die Schmelzetemperatur der Mischung nur benötigt Die Temperatur liegt zwischen 240 °C und 280 °C und die Formtemperatur kann zwischen 70 °C und 100 °C betragen.
Eigenschaften und mechanische Spezifikationen von Polycarbonatmaterialien
Während es Polycarbonat in verschiedenen Qualitäten gibt, von denen jede ihr eigenes Molekulargewicht, ihre eigene Struktur und ihre eigenen Eigenschaften hat, gibt es einige Dinge, die alle Polycarbonate gemeinsam haben.
Sie sind für ihre Zähigkeit und hohe Schlagfestigkeit bekannt. Daher werden Polycarbonate häufig in Anwendungen eingesetzt, die Zuverlässigkeit und hohe Leistung erfordern. Trotz seiner Zähigkeit und Festigkeit ist Polycarbonat leicht und bietet im Vergleich zu anderen Materialien vielfältige Gestaltungsmöglichkeiten.
Polycarbonat ist außerdem sehr hitze- und feuerbeständig. Polycarbonat kann bei Temperaturen bis zu 140 °C robust bleiben, was bedeutet, dass Polycarbonatteile wiederholter Sterilisation standhalten. Polycarbonat hat außerdem eine Lichtdurchlässigkeit von über 90 Prozent und eine gute chemische Beständigkeit gegenüber verdünnten Säuren, Ölen, Fetten, aliphatischen Kohlenwasserstoffen und Alkoholen.
Die Eigenschaften von Polycarbonat hängen von seiner Molekülmasse und Struktur ab, daher ist jedes Material etwas anders. Um Ihnen eine Vorstellung davon zu geben, was Sie erwarten können, finden Sie hier einige typische Hauptmerkmale und Spezifikationen:
- Spezifisches Gewicht: 1.21
- Schmelztemperatur: 295 – 315°C
- Formtemperatur: 70 – 95°C
- Wärmeformbeständigkeit: 137°C bei 0.45 MPa
- Zugfestigkeit: 61 MPa
- Biegefestigkeit: 90 MPa
- Schrumpfung: 0.5 – 0.7 %
- Rockwell-Härte: 118R
Wie Sie sehen, hat die Herstellung von Polycarbonat viele Vorteile. Es gibt jedoch ein paar Dinge, die Sie wissen müssen, bevor Sie dieses Material für Ihr Projekt auswählen. Beispielsweise können seine mechanischen Eigenschaften nach längerer Einwirkung von Wasser über 60 °C nachlassen. Darüber hinaus ist Polycarbonat anfällig für Kratzer, teurer in der Herstellung als viele andere Materialien und anfällig für verdünnte Laugen sowie aromatische und halogenierte Kohlenwasserstoffe. Darüber hinaus können Polycarbonatformulierungen ohne UV-Stabilisatoren manchmal mit der Zeit gelb werden, wenn sie UV-Licht ausgesetzt werden.
Ist die CNC-Bearbeitung von Polycarbonat einfach?
Im Vergleich zu anderen Kunststoffen wie Acryl oder PVC lässt sich Polycarbonat relativ einfach CNC-bearbeiten. Polycarbonat ist mit gängigen CNC-Bearbeitungstechniken wie CNC-Fräsen, CNC-Drehen, Bohren und Sägen kompatibel. Es ist jedoch zu beachten, dass die Bearbeitbarkeit von Polycarbonat je nach Materialqualität und verwendeten Bearbeitungsparametern variieren kann. Beispielsweise können einige Polycarbonatsorten spröder sein als andere und erfordern möglicherweise andere Schnittgeschwindigkeiten und Vorschübe, um Risse oder Absplitterungen zu vermeiden. Die CNC-Bearbeitung von PC (Polycarbonat) ist eine beliebte Fertigungsmethode zur Herstellung von Präzisions-PC-Kunststoffteilen. Polycarbonat kann mit Standard-Schneidwerkzeugen wie Schaftfräsern und Bohrern und geeigneten Bearbeitungsparametern, einschließlich Schnittgeschwindigkeit, Vorschubgeschwindigkeit und Schnitttiefe, CNC-bearbeitet werden. Wie bei jedem Bearbeitungsprozess ist es wichtig, das richtige Werkzeug und die richtigen Parameter auszuwählen, um Materialschäden zu vermeiden und das gewünschte Ergebnis zu erzielen.
Das beste Werkzeug zum CNC-Fräsen von Polycarbonat
Das beste Werkzeug zum CNC-Fräsen von Polycarbonat hängt von der spezifischen Schneidanwendung, der Materialstärke und der gewünschten Bearbeitungsqualität ab. Hier sind einige gängige Werkzeuge, die zum CNC-Fräsen von Polycarbonat verwendet werden können:
– Kreissäge mit Feinzahnblatt: Eine Kreissäge mit Feinzahnblatt kann für gerade Schnitte in Polycarbonatplatten mit einer Dicke von bis zu 1/4 Zoll verwendet werden. Verwenden Sie immer eine niedrige Geschwindigkeit und leichten Druck, um Risse oder ein Schmelzen des Materials zu vermeiden.
– Stichsäge mit Feinzahnblatt: Mit einer Stichsäge mit fein gezahntem Sägeblatt können gebogene oder komplizierte Schnitte in Polycarbonatplatten mit einer Dicke von bis zu 1/2 Zoll ausgeführt werden. Verwenden Sie niedrige Geschwindigkeit und leichten Druck, um Risse oder Schmelzen des Materials zu verhindern.
– Tischkreissäge mit drei Hartmetallblättern: Eine Tischkreissäge mit drei Hartmetallblättern kann für gerade Schnitte an dickeren Polycarbonatplatten mit einer Dicke von bis zu 2 cm verwendet werden. Verwenden Sie immer eine niedrige Geschwindigkeit und leichten Druck, um Risse oder ein Schmelzen des Materials zu vermeiden.
– CNC-Fräsen: Mit CNC-Fräsern können präzise Schnitte und komplexe Formen auf Polycarbonat mit hoher Präzision und Wiederholgenauigkeit ausgeführt werden.
Toleranzen für die CNC-Bearbeitung von Polycarbonat
Die bei der CNC-Bearbeitung von Polycarbonat erreichbaren Toleranzen hängen von Faktoren wie der spezifischen Materialqualität, dem verwendeten Bearbeitungsprozess und der Komplexität des zu bearbeitenden Teils ab. Im Folgenden finden Sie einige allgemeine Richtlinien zum Erreichen erwarteter Toleranzen bei der CNC-Bearbeitung von Polycarbonat:
– CNC-Bearbeitungstoleranzen: Bei der CNC-Bearbeitung zur Herstellung von Polycarbonatteilen liegen die typischen Bearbeitungstoleranzen zwischen +/- 0.005 Zoll und +/- 0.010 Zoll. Abhängig von der spezifischen Anwendung und dem verwendeten Bearbeitungsprozess können in einigen Fällen engere Toleranzen erreicht werden.
– Toleranzen für manuelle Bearbeitung: Wenn Polycarbonat manuell bearbeitet wird, beispielsweise mit einer Säge oder einem Fräser, können die Toleranzen geringer sein und typischerweise zwischen +/- 0.020 Zoll und +/- 0.050 Zoll liegen.
– Toleranzen für gebohrte Polycarbonatplatten: Typische Toleranzen beim Schneiden oder Bohren in Polycarbonatplatten betragen +/- 0.060 Zoll.
Tipps für die CNC-Bearbeitung von Polycarbonat
– Verwenden Sie scharfe Schneidwerkzeuge: Polycarbonat kann bei der CNC-Bearbeitung leicht absplittern und reißen. Daher ist es wichtig, scharfe Schneidwerkzeuge zu verwenden, um die Belastung des Materials so gering wie möglich zu halten.
– Niedrige Schnittgeschwindigkeiten verwenden: Polycarbonat kann schmelzen oder sich verformen, wenn es zu heiß wird. Daher ist es wichtig, niedrige Schnittgeschwindigkeiten zu verwenden, um den Wärmeaufbau während der CNC-Bearbeitung zu minimieren.
– Verwendung von Kühl- oder Schmiermitteln: Der Einsatz von Kühl- oder Schmiermitteln während der Bearbeitung trägt dazu bei, die Wärmeentwicklung zu reduzieren und ein Schmelzen oder Verformen des Materials zu verhindern. AN-Prototype empfiehlt aromatenfreie wassermischbare Kühlmittel, da diese sich am besten für die Herstellung gewünschter Oberflächengüten und Teile mit engen Toleranzen eignen. Kühlmittel hat außerdem den zusätzlichen Vorteil, dass es die Werkzeuglebensdauer verlängert.
– Verwenden Sie die richtige Vorschubgeschwindigkeit und Schnitttiefe: Vorschubgeschwindigkeit und Schnitttiefe sollten optimiert werden, um die Belastung des Materials zu minimieren und die gewünschte Oberflächengüte zu erzielen.
– Entfernen Sie die Späne mit einem Staubsauger oder Blasebalg: Bei der CNC-Bearbeitung können sich Polycarbonatspäne ansammeln und den Schneidvorgang beeinträchtigen. Daher ist es wichtig, die Späne mit einem Staubsauger oder Gebläse aus dem Arbeitsbereich zu entfernen.
– Lösungsmittel vermeiden: Lösungsmittel können Polycarbonat schwächen oder auflösen, daher ist es wichtig, Lösungsmittel während der Verarbeitung zu vermeiden.
– Vermeiden Sie eine Überspannung des Materials: Wenn Polycarbonat während der Verarbeitung zu stark gespannt wird, kann es reißen oder sich verformen. Daher ist es wichtig, die richtige Spannkraft anzuwenden, um eine Beschädigung des Materials zu vermeiden.
– Erwägen Sie die Verwendung einer Schutzfolie: Um Kratzer oder Beschädigungen bei der Verarbeitung zu verhindern, kann auf die Polycarbonatoberfläche eine Schutzfolie aufgebracht werden.
Oberflächenbehandlung von PC-Teilen für die CNC-Bearbeitung
Dampfpolieren: Auf CNC-bearbeiteten Polycarbonatoberflächen treten häufig Werkzeugspuren auf. Dies ist nicht ideal für Anwendungen, die optisch transparente Komponenten erfordern. Im Allgemeinen handelt es sich beim Polieren um das Entfernen von Werkzeugspuren oder Schönheitsfehlern. Eine der wirksameren Methoden für Polycarbonat ist das Dampfpolieren. Dies wird erreicht, indem die Oberfläche einem Lösungsmittel ausgesetzt wird, das reagiert und die Oberflächenschicht zum Schmelzen und Fließen bringt. Durch diesen Vorgang wird die Oberfläche geglättet und etwaige Werkzeugspuren ausgefüllt.
Kratzfeste Beschichtung: Einer der Nachteile von Polycarbonat besteht darin, dass es leicht zerkratzt. Das Hinzufügen einiger Beschichtungen trägt dazu bei, die optische Klarheit von CNC-Polycarbonatteilen zu erhalten und gleichzeitig ihre Kratzfestigkeit zu verbessern.
Anwendung der CNC-Bearbeitung von Polycarbonatteilen
Automotive. Die Zähigkeit und hohe Schlagfestigkeit von Polycarbonat machen es zu einem beliebten Material für Hersteller in der Automobilindustrie, insbesondere wenn es um Komponenten geht, die transparent oder durchscheinend sein müssen und häufig Stößen ausgesetzt sind, wie etwa Scheinwerfer- und Blinkergläser.
Medical. Polycarbonat findet sich in allem, vom Inkubator bis zum Gehäuse von Dialysemaschinen. Schließlich ist Polycarbonat robust, hitzebeständig, formstabil und hält der Sterilisation durch von der FDA zugelassene Methoden, einschließlich Autoklavieren und Bestrahlung, stand. Polycarbonate werden in Blutfiltern, Flüssigkeitsreservoirs, Oxygenatoren und chirurgischen Instrumenten verwendet. Darüber hinaus ermöglicht Polycarbonat aufgrund seiner Transparenz Ärzten eine einfachere Blutüberwachung und Infusionsverfolgung.
Haushaltsgeräte. Auch für viele Haushaltsgeräte wie Mixer, Haartrockner, Kühlschränke und Elektrorasierer ist Polycarbonat das Material der Wahl. Weitere häufige Verwendungszwecke von Polycarbonat sind Außenbeleuchtung, Maschinenschutz, Schutzausrüstung, Panzerglas, Sicherungskästen, Fernsehgehäuse, Dächer, Oberlichter, Gewächshäuser, Koffer, Gläser und Getränkebehälter wie Babyflaschen, Trinkbecher und Getränkebehälter. Nachfüllbare Wasserflasche.