El policarbonato (PC) fue descubierto por primera vez en 1898 por Alfred Einhorn en la Universidad de Munich. No fue hasta 1953 que Bayer obtuvo la primera patente para la fabricación de policarbonato y lo denominó “Makrolon”. Desde entonces, el policarbonato (PC) se ha convertido en un material cada vez más popular en la fabricación. Hoy en día, cada año se producen aproximadamente 2.7 millones de toneladas de policarbonato en todo el mundo. A lo largo de los años, diferentes empresas han creado diferentes formulaciones de policarbonato, por lo que existen varios grados industriales de policarbonato para elegir. Algunas formas contienen más refuerzo de fibra de vidrio, mientras que otras contienen aditivos como estabilizadores UV para proteger contra la exposición prolongada al sol.
El policarbonato (PC) es un termoplástico de ingeniería amorfo, lo que significa que tiende a ablandarse antes de fundirse y no tiene un punto de fusión fijo. Los fabricantes procesan policarbonato para obtener láminas y varillas negras o transparentes. Su claridad, resistencia a la rotura y peso ligero lo convierten en una excelente alternativa al vidrio. En comparación con otros plásticos de ingeniería como el acrílico, el PC (policarbonato) es capaz de resistir impactos y al mismo tiempo ofrece claridad óptica, resistencia a los rayos UV y una resistencia a temperaturas superiores a las normales. El policarbonato (PC) es el material elegido para piezas que requieren claridad y resistencia al impacto. Sin embargo, el policarbonato mecanizado por CNC por sí solo no produce piezas ópticamente claras, por lo que se requiere algún acabado adicional.
El policarbonato (PC) es un material plástico ideal para el mecanizado CNC debido a sus excelentes propiedades mecánicas, que incluyen buena resistencia al impacto, dureza, tenacidad y resistencia a altas temperaturas, y es fácil de procesar. Los productos de PC procesados por CNC se utilizan ampliamente en las industrias de semiconductores, maquinaria, transporte, electrónica, óptica, automotriz, médica y otras.
AN-Prototype utiliza técnicas de mecanizado CNC que incluyen múltiples molienda, vuelta, perforación, etc. para procesar policarbonato en lámina y varilla negra o transparente. Nuestras instalaciones y equipos CNC son lo suficientemente avanzados como para minimizar los errores operativos y las vibraciones durante el mecanizado, lo que nos permite en gran medida fabricar componentes de PC con calidad y precisión estables. AN-Prototype ofrece cuatro grados de material de policarbonato mecanizado por CNC:
- Negro
- Transparente
- Translúcido
- 20% relleno de vidrio
¿Cómo se fabrica el policarbonato (PC)?
Cada empresa fabrica policarbonato de forma ligeramente diferente, pero los materiales de policarbonato se fabrican tradicionalmente mediante la reacción de policondensación de bisfenol A y fosgeno. Sin embargo, debido a que el fosgeno es altamente tóxico, muchas empresas han comenzado a utilizar carbonato de difenilo en lugar de fosgeno.
Independientemente de utilizar fosgeno o carbonato de difenilo, es necesario mezclar la solución de hidróxido de sodio de bisfenol A con la solución de fosgeno o carbonato de difenilo en un disolvente orgánico para polimerizar. Cuando se forma policarbonato, inicialmente se encuentra en estado líquido. La solución se evapora para formar partículas o se debe introducir etanol para precipitar el polímero sólido.
Una vez producido, policarbonato Normalmente se vende en forma de varilla, cilindro o lámina y se puede utilizar en una variedad de procesos de fabricación. El policarbonato es adecuado para termoformado, extrusión y moldeo por soplado, pero se usa más comúnmente para mecanizado CNC y moldeo por inyección. Después de todo, como termoplástico, el policarbonato se puede fundir, enfriar y recalentar sin quemarse ni degradarse significativamente, lo que lo convierte en un material ideal para el moldeo por inyección.
Durante el moldeo por inyección, el policarbonato debe procesarse a altas temperaturas e inyectarse en el molde a alta presión porque el policarbonato es muy viscoso. La temperatura de fusión debe estar entre 280°C y 320°C y la temperatura del molde debe estar entre 80°C y 100°C. Sin embargo, estas cifras pueden variar según el grado de policarbonato utilizado. Por ejemplo, el policarbonato de alta temperatura requiere temperaturas de fusión entre 310 °C y 340 °C y temperaturas de molde entre 100 °C y 150 °C, mientras que PC-ABS (policarbonato/acrilonitrilo butadieno estireno) La temperatura de fusión de la mezcla solo necesita estar entre 240°C y 280°C, y la temperatura de su molde puede ser tan baja como 70°C y tan alta como 100°C.
Propiedades y especificaciones mecánicas de los materiales de policarbonato.
Si bien el policarbonato viene en una variedad de grados, cada uno con su propio peso molecular, estructura y propiedades, hay algunas cosas que todos los policarbonatos tienen en común.
Son conocidos por su dureza y alta resistencia al impacto. Por lo tanto, los policarbonatos se utilizan a menudo en aplicaciones que requieren confiabilidad y alto rendimiento. A pesar de su dureza y resistencia, el policarbonato es liviano, lo que permite una amplia gama de posibilidades de diseño en comparación con otros materiales.
El policarbonato también es muy resistente al calor y al fuego. El policarbonato puede seguir siendo resistente a temperaturas de hasta 140 °C, lo que significa que las piezas de policarbonato pueden resistir esterilizaciones repetidas. El policarbonato también tiene una transmisión de luz superior al 90 por ciento y una buena resistencia química a ácidos diluidos, aceites, grasas, hidrocarburos alifáticos y alcoholes.
Las propiedades del policarbonato dependen de su masa molecular y estructura, por lo que cada material es ligeramente diferente. Para darle una idea de lo que puede esperar, a continuación se muestran algunas características y especificaciones clave típicas:
- Peso específico: 1.21
- Temperatura de fusión: 295 – 315°C
- Temperatura del molde: 70 – 95°C
- Temperatura de deflexión del calor: 137°C a 0.45 MPa
- Resistencia a la tracción: 61 MPa
- Resistencia a la flexión: 90 MPa
- Contracción: 0.5 – 0.7%
- Dureza Rockwell: 118R
Como puedes ver, la fabricación de policarbonato tiene muchas ventajas. Sin embargo, hay algunas cosas que debes saber antes de elegir este material para tu proyecto. Por ejemplo, sus propiedades mecánicas pueden disminuir después de una exposición prolongada al agua por encima de 60°C. El policarbonato también es propenso a rayarse, es más caro de fabricar que muchos otros materiales y es susceptible a álcalis diluidos e hidrocarburos aromáticos y halogenados. Además, las formulaciones de policarbonato sin estabilizadores UV a veces pueden volverse amarillas con el tiempo cuando se exponen a la luz UV.
¿Es fácil mecanizar policarbonato con CNC?
El policarbonato es relativamente fácil de mecanizar con CNC en comparación con otros plásticos como el acrílico o el PVC. El policarbonato es compatible con técnicas de mecanizado CNC estándar, como fresado y torneado CNC, taladrado y aserrado. Sin embargo, vale la pena señalar que la maquinabilidad del policarbonato puede variar según el grado específico del material y los parámetros de mecanizado utilizados. Por ejemplo, algunos grados de policarbonato pueden ser más frágiles que otros y pueden requerir diferentes velocidades de corte y avances para evitar grietas o astillas. El mecanizado CNC de PC (policarbonato) es un método de fabricación popular para crear piezas de plástico de PC de precisión. El policarbonato se puede mecanizar mediante CNC utilizando herramientas de corte estándar, como fresas y brocas, y parámetros de mecanizado adecuados, incluida la velocidad de corte, el avance y la profundidad de corte. Como ocurre con cualquier proceso de mecanizado, es importante seleccionar la herramienta y los parámetros correctos para evitar daños materiales y lograr el resultado deseado.
La mejor herramienta para fresado CNC de policarbonato
La mejor herramienta para fresado CNC de policarbonato depende de la aplicación de corte específica, el espesor del material y la calidad deseada del mecanizado. A continuación se muestran algunas herramientas comunes que se pueden utilizar para fresar policarbonato con CNC:
– Sierra circular con hoja de dientes finos: La sierra circular con hoja de dientes finos se puede utilizar para cortes rectos en láminas de policarbonato de hasta 1/4 de pulgada de espesor. Utilice siempre baja velocidad y una ligera presión para evitar agrietar o derretir el material.
– Sierra de calar con hoja de dientes finos: Se puede utilizar una sierra de calar con una hoja de dientes finos para hacer cortes curvos o intrincados en láminas de policarbonato de hasta 1/2 pulgada de espesor. Utilice baja velocidad y una ligera presión para evitar que el material se agriete o se derrita.
– Sierra de mesa con tres hojas de carburo: Se puede utilizar una sierra de mesa con tres hojas de carburo para cortes rectos en láminas de policarbonato más gruesas de hasta 2 pulgadas de espesor. Utilice siempre baja velocidad y una ligera presión para evitar agrietar o derretir el material.
– Fresadoras CNC: Las fresadoras CNC se pueden utilizar para realizar cortes precisos y formas complejas en policarbonato con alta precisión y repetibilidad.
Tolerancias para el mecanizado CNC de policarbonato
Las tolerancias que se pueden lograr cuando se mecaniza policarbonato con CNC dependen de factores como el grado específico del material, el proceso de mecanizado utilizado y la complejidad de la pieza que se mecaniza. Las siguientes son algunas pautas generales para lograr las tolerancias esperadas al mecanizar policarbonato con CNC:
– Tolerancias de mecanizado CNC: Cuando se utiliza el mecanizado CNC para fabricar piezas de policarbonato, las tolerancias de mecanizado típicas varían de +/- 0.005 pulgadas a +/- 0.010 pulgadas. En algunos casos, se pueden lograr tolerancias más estrictas, según la aplicación específica y el proceso de mecanizado utilizado.
– Tolerancias para mecanizado manual: Cuando el policarbonato se mecaniza manualmente, como con una sierra o una fresadora, las tolerancias pueden ser más flexibles y suelen oscilar entre +/- 0.020 pulgadas y +/- 0.050 pulgadas.
– Tolerancias para Láminas de Policarbonato Perforadas: Las tolerancias típicas al cortar o perforar láminas de policarbonato son de +/- 0.060 pulgadas.
Consejos para el mecanizado CNC de policarbonato
– Utilice herramientas de corte afiladas: El policarbonato puede astillarse y agrietarse fácilmente durante el mecanizado CNC, por lo que es importante utilizar herramientas de corte afiladas para minimizar la tensión sobre el material.
– Utilice velocidades de corte bajas: El policarbonato puede derretirse o deformarse cuando se calienta demasiado, por lo que es importante utilizar velocidades de corte bajas para minimizar la acumulación de calor durante el mecanizado CNC.
– Uso de refrigerantes o lubricantes: El uso de refrigerantes o lubricantes durante el mecanizado ayuda a reducir la acumulación de calor y evita que el material se derrita o se deforme. AN-Prototype recomienda refrigerantes no aromáticos miscibles en agua, ya que son los más adecuados para la fabricación de acabados superficiales deseables y piezas de tolerancia estricta. El refrigerante también tiene el beneficio adicional de extender la vida útil de la herramienta.
– Utilice la velocidad de avance y la profundidad de corte adecuadas: La velocidad de avance y la profundidad de corte deben optimizarse para minimizar la tensión en el material y lograr el acabado superficial deseado.
– Utilice una aspiradora o un soplador para eliminar las virutas: Las virutas de policarbonato pueden acumularse durante el mecanizado CNC e interferir con el proceso de corte, por lo que es importante utilizar una aspiradora o un soplador para eliminar las virutas del área de trabajo.
– Evite los disolventes: Los solventes pueden debilitar o disolver el policarbonato, por lo que es importante evitarlos durante el procesamiento.
– Evite sujetar demasiado el material: Si el policarbonato se sujeta demasiado durante el procesamiento, puede agrietarse o deformarse, por lo que es importante utilizar la fuerza de sujeción adecuada para evitar dañar el material.
– Considere el uso de una película protectora: Se puede aplicar una película protectora a la superficie de policarbonato para evitar rayones o daños durante el procesamiento.
Tratamiento superficial de piezas de PC de mecanizado CNC
Pulido con vapor: Las marcas de herramientas suelen aparecer en las superficies de policarbonato mecanizadas por CNC. Esto no es ideal para aplicaciones que requieren componentes ópticamente transparentes. En términos generales, el pulido es el proceso de eliminar marcas o imperfecciones de herramientas, y uno de los métodos más eficaces para el policarbonato es el pulido con vapor. Esto se logra exponiendo la superficie a un solvente que reacciona y hace que la capa superficial se derrita y fluya. Este proceso nivela la superficie y rellena las marcas de la herramienta.
Revestimiento resistente a los arañazos: Una de las desventajas del policarbonato es que se raya fácilmente. Agregar algunos recubrimientos ayuda a mantener la claridad óptica de las piezas de policarbonato CNC al tiempo que mejora su resistencia a los rayones.
Aplicación de piezas de policarbonato de mecanizado CNC
Automotriz. La dureza y la alta resistencia al impacto del policarbonato lo convierten en una opción de material popular para los fabricantes de la industria automotriz, especialmente cuando se trata de componentes que deben ser transparentes o translúcidos y que a menudo están sujetos a impactos, como lentes de faros y señales de giro.
Médico. El policarbonato se encuentra en todo, desde incubadoras hasta carcasas de máquinas de diálisis. Después de todo, el policarbonato es resistente, resistente al calor, dimensionalmente estable y capaz de resistir la esterilización mediante métodos aprobados por la FDA, incluidos el autoclave y la radiación. Los policarbonatos se utilizan en filtros de sangre, depósitos de fluidos, oxigenadores e instrumentos quirúrgicos. Además, debido a su transparencia, el policarbonato permite a los médicos controlar la sangre más fácilmente y realizar un seguimiento de las infusiones.
Electrodomésticos. El policarbonato es también el material elegido para muchos electrodomésticos como batidoras, secadores de pelo, frigoríficos y afeitadoras eléctricas. Otros usos comunes del policarbonato incluyen iluminación exterior, protección de maquinaria, equipo de protección, vidrio a prueba de balas, cajas de fusibles, gabinetes de televisión, techos, claraboyas, invernaderos, maletas, vasos y recipientes para bebidas como biberones, vasitos para sorber y recipientes para bebidas. Botella de agua recargable.