A polikarbonátot (PC) először Alfred Einhorn fedezte fel 1898-ban a müncheni egyetemen. A Bayer csak 1953-ban szerezte meg az első szabadalmat a polikarbonát gyártására, és nevezte el „Makrolon”-nak. Azóta a polikarbonát (PC) egyre népszerűbb anyaggá vált a gyártásban. Ma évente körülbelül 2.7 millió tonna polikarbonátot állítanak elő világszerte. Az évek során a különböző cégek különböző polikarbonát készítményeket hoztak létre, így számos ipari minőségű polikarbonát közül választhat. Egyes formák több üvegszál erősítést tartalmaznak, míg mások adalékanyagokat, például UV-stabilizátorokat tartalmaznak a hosszú távú napsugárzás elleni védelem érdekében.
A polikarbonát (PC) egy amorf műszaki hőre lágyuló műanyag, ami azt jelenti, hogy hajlamos meglágyulni az olvadás előtt, és nincs rögzített olvadáspontja. A gyártók a polikarbonátot fekete vagy átlátszó lapokká és rudakká dolgozzák fel. Átlátszósága, törésállósága és kis súlya kiváló alternatívája az üvegnek. Más műszaki műanyagokhoz, például az akrilhoz képest a PC (polikarbonát) képes ellenállni az ütéseknek, miközben optikai tisztaságot, UV-állóságot és a normálnál magasabb hőmérsékleti ellenállást kínál. A polikarbonát (PC) a választott anyag a tisztaságot és ütésállóságot igénylő alkatrészekhez. A polikarbonát CNC megmunkálása önmagában azonban nem hoz létre optikailag tiszta alkatrészeket, ezért további simításra van szükség.
A polikarbonát (PC) ideális műanyag a CNC megmunkáláshoz, kiváló mechanikai tulajdonságai miatt, beleértve a jó ütési szilárdságot, keménységet, szívósságot és magas hőmérsékleti ellenállást, és könnyen megmunkálható. A CNC-vel feldolgozott PC-termékeket széles körben használják a félvezető-, gép-, szállítás-, elektronikai-, optika-, autó-, orvosi- és egyéb iparágakban.
Az AN-Prototype CNC megmunkálási technikákat használ, beleértve a többszörös megmunkálást marás, esztergálás, fúrásstb. polikarbonát feldolgozásához fekete vagy átlátszó lapban és rúdban. CNC berendezéseink és berendezéseink kellően fejlettek ahhoz, hogy minimálisra csökkentsék a megmunkálás során előforduló működési hibákat és rezgéseket, ami nagymértékben lehetővé teszi számunkra, hogy PC-alkatrészeket stabil minőségben és pontossággal gyártsunk. Az AN-Prototype négyféle CNC megmunkálású polikarbonát anyagot kínál:
- Fekete
- Szűrő kikapcsolása
- Áttetsző
- 20% üveggel töltött
Hogyan készül a polikarbonát (PC)?
Mindegyik vállalat kissé eltérően gyártja a polikarbonátot, de a polikarbonát anyagokat hagyományosan biszfenol A és foszgén polikondenzációs reakciójával állítják elő. Mivel azonban a foszgén erősen mérgező, sok cég foszgén helyett difenil-karbonátot kezdett használni.
Függetlenül attól, hogy foszgént vagy difenil-karbonátot használunk, a polimerizációhoz a biszfenol A nátrium-hidroxid-oldatát össze kell keverni a szerves oldószerben készült foszgén- vagy difenil-karbonát-oldattal. Amikor polikarbonát keletkezik, kezdetben folyékony halmazállapotú. Az oldatot bepároljuk, hogy részecskék képződjenek, vagy etanolt kell bevezetni a szilárd polimer kicsapásához.
Miután előállították, polikarbonát jellemzően rúd, henger vagy lap formájában értékesítik, és számos gyártási folyamatban felhasználható. A polikarbonát alkalmas hőformázásra, extrudálásra és fúvásra, de leggyakrabban CNC megmunkáláshoz és fröccsöntéshez használják. Hiszen, mint hőre lágyuló műanyag, a polikarbonát megolvasztható, hűthető és felmelegíthető anélkül, hogy megégne vagy jelentősen romolna, így ideális anyag fröccsöntéshez.
A fröccsöntés során a polikarbonátot magas hőmérsékleten kell feldolgozni, és nagy nyomáson kell befecskendezni a formába, mert a polikarbonát nagyon viszkózus. Az olvadék hőmérséklete 280°C és 320°C, a forma hőmérséklete pedig 80°C és 100°C között legyen. Ezek az adatok azonban a felhasznált polikarbonát minőségétől függően változhatnak. Például a magas hőmérsékletű polikarbonát 310 °C és 340 °C közötti olvadási hőmérsékletet és 100 °C és 150 °C közötti formázási hőmérsékletet igényel, míg a PC-ABS (polikarbonát/akrilnitril-butadién-sztirol) esetén a keverék olvadási hőmérsékletének csak a 240°C és 280°C között lehet, a formahőmérséklet pedig akár 70°C és akár 100°C is lehet.
A polikarbonát anyagok tulajdonságai és mechanikai jellemzői
Míg a polikarbonát többféle minőségben kapható, mindegyiknek megvan a maga molekulatömege, szerkezete és tulajdonságai, van néhány dolog, ami minden polikarbonátban közös.
Szívósságukról és nagy ütésállóságukról ismertek. Ezért a polikarbonátokat gyakran használják olyan alkalmazásokban, amelyek megbízhatóságot és nagy teljesítményt igényelnek. Szívóssága és szilárdsága ellenére a polikarbonát könnyű, így a tervezési lehetőségek széles skáláját teszi lehetővé más anyagokhoz képest.
A polikarbonát emellett nagyon hő- és tűzálló. A polikarbonát szívós marad 140°C-ig, ami azt jelenti, hogy a polikarbonát alkatrészek ellenállnak az ismételt sterilizálásnak. A polikarbonát fényáteresztő képessége meghaladja a 90 százalékot, és jó vegyszerállósággal rendelkezik a híg savakkal, olajokkal, zsírokkal, alifás szénhidrogénekkel és alkoholokkal szemben.
A polikarbonát tulajdonságai molekulatömegétől és szerkezetétől függenek, így minden anyag kissé eltérő. Hogy képet kapjon arról, mire számíthat, íme néhány tipikus kulcsfontosságú jellemző és specifikáció:
- Fajsúly: 1.21
- Olvadáspont: 295-315°C
- Forma hőmérséklet: 70 – 95°C
- Hőeltérítési hőmérséklet: 137°C 0.45 MPa mellett
- Szakítószilárdság: 61 MPa
- Hajlítószilárdság: 90 MPa
- Zsugorodás: 0.5-0.7%
- Rockwell keménység: 118R
Mint látható, a polikarbonát gyártásnak számos előnye van. Néhány dolgot azonban tudnia kell, mielőtt kiválasztja ezt az anyagot a projekthez. Például mechanikai tulajdonságai csökkenhetnek, ha hosszan tartó 60°C feletti víznek van kitéve. A polikarbonát emellett hajlamos a karcolásokra, gyártása drágább, mint sok más anyag, és érzékeny a híg lúgokra, aromás és halogénezett szénhidrogénekre. Ezenkívül az UV-stabilizátorok nélküli polikarbonát készítmények időnként sárgává válhatnak UV-fény hatására.
Könnyű a polikarbonát CNC megmunkálása?
A polikarbonát viszonylag könnyen megmunkálható CNC-vel, összehasonlítva más műanyagokkal, például akrillal vagy PVC-vel. A polikarbonát kompatibilis az olyan szabványos CNC megmunkálási technikákkal, mint a CNC marás, CNC esztergálás, fúrás és fűrészelés. Érdemes azonban megjegyezni, hogy a polikarbonát megmunkálhatósága az anyag adott minőségétől és az alkalmazott megmunkálási paraméterektől függően változhat. Például bizonyos típusú polikarbonátok törékenyebbek lehetnek, mint mások, és eltérő vágási sebességet és előtolást igényelhetnek a repedés vagy a repedés elkerülése érdekében. A CNC megmunkáló PC (polikarbonát) egy népszerű gyártási módszer a precíziós PC műanyag alkatrészek előállítására. A polikarbonát CNC megmunkálható szabványos forgácsolószerszámokkal, például szármarókkal és fúrókkal, valamint megfelelő megmunkálási paraméterekkel, beleértve a vágási sebességet, az előtolást és a fogásmélységet. Mint minden megmunkálási folyamatnál, itt is fontos a megfelelő szerszám és paraméterek kiválasztása az anyagi károk elkerülése és a kívánt eredmény elérése érdekében.
A legjobb eszköz a polikarbonát CNC marásához
A polikarbonát CNC marásához a legjobb szerszám az adott vágási alkalmazástól, az anyag vastagságától és a megmunkálás kívánt minőségétől függ. Íme néhány gyakori szerszám, amely polikarbonát CNC marásához használható:
– Körfűrész finom fogazatú pengével: A finom fogazatú pengéjű körfűrész akár 1/4 hüvelyk vastagságú polikarbonát lemezek egyenes vágására is használható. Mindig alacsony sebességet és enyhe nyomást használjon, hogy elkerülje az anyag megrepedését vagy megolvadását.
– Szúrófűrész finom fogazatú pengével: Finom fogazatú pengéjű szúrófűrésszel akár 1/2 hüvelyk vastagságú polikarbonát lemezeken is ívelt vagy bonyolult vágásokat lehet készíteni. Használjon alacsony sebességet és enyhe nyomást, hogy megakadályozza az anyag repedését vagy megolvadását.
– Asztali fűrész három keményfém pengével: A három keményfém pengével ellátott asztali fűrész vastagabb, legfeljebb 2 hüvelyk vastagságú polikarbonát lapok egyenes vágásához használható. Mindig alacsony sebességet és enyhe nyomást használjon, hogy elkerülje az anyag megrepedését vagy megolvadását.
- CNC routerek: A CNC routerekkel precíz vágásokat és összetett formákat lehet készíteni polikarbonáton, nagy pontossággal és ismételhetőséggel.
Tűrések a polikarbonát CNC megmunkálásához
A polikarbonát CNC megmunkálásakor elérhető tűréshatárok olyan tényezőktől függnek, mint az anyag adott minősége, az alkalmazott megmunkálási folyamat és a megmunkálandó alkatrész összetettsége. Az alábbiakban néhány általános irányelv található a várható tűréshatárok eléréséhez polikarbonát CNC megmunkálásakor:
- CNC megmunkálási tűrések: Ha CNC megmunkálást használnak polikarbonát alkatrészek gyártásához, a tipikus megmunkálási tűrések +/- 0.005 hüvelyk és +/- 0.010 hüvelyk között mozognak. Egyes esetekben az adott alkalmazástól és megmunkálási eljárástól függően szűkebb tűrések is elérhetők.
– Tűrések kézi megmunkáláshoz: Ha a polikarbonátot kézzel, például fűrésszel vagy maróval megmunkálják, a tűrések lazábbak lehetnek, általában +/- 0.020 hüvelyk és +/- 0.050 hüvelyk között mozognak.
– Fúrt polikarbonát lemezek tűrései: A tipikus tűréshatárok polikarbonát lemezek vágásakor vagy fúrásakor +/- 0.060 hüvelyk.
Tippek a polikarbonát CNC megmunkálásához
– Használjon éles vágószerszámokat: A polikarbonát könnyen forgácsolhat és megrepedhet a CNC megmunkálás során, ezért fontos, hogy éles vágószerszámokat használjunk az anyag feszültségének minimalizálása érdekében.
– Használjon alacsony vágási sebességet: A polikarbonát megolvadhat vagy deformálódhat, ha túl meleg lesz, ezért fontos, hogy alacsony forgácsolási sebességet alkalmazzunk, hogy minimalizáljuk a felmelegedést a CNC megmunkálás során.
– Hűtő- vagy kenőanyagok használata: A hűtő- vagy kenőanyagok használata a megmunkálás során csökkenti a hőfelhalmozódást, és megakadályozza az anyag megolvadását vagy deformálódását. Az AN-Prototype a nem aromás, vízzel elegyedő hűtőfolyadékokat ajánlja, mivel ezek a legalkalmasabbak a kívánt felületi minőség és szűk tűréshatárú alkatrészek gyártásához. A hűtőfolyadék további előnye, hogy meghosszabbítja a szerszám élettartamát.
– Használjon megfelelő előtolást és vágási mélységet: Az előtolási sebességet és a vágási mélységet optimalizálni kell az anyagra nehezedő feszültség minimalizálása és a kívánt felületminőség elérése érdekében.
– Használjon porszívót vagy fúvót a forgács eltávolításához: A CNC megmunkálás során polikarbonát forgácsok halmozódhatnak fel, és zavarhatják a vágási folyamatot, ezért fontos, hogy porszívót vagy fúvót használjunk a forgácsok eltávolításához a munkaterületről.
– Kerülje az oldószereket: Az oldószerek gyengíthetik vagy feloldhatják a polikarbonátot, ezért fontos, hogy a feldolgozás során kerüljük az oldószereket.
– Kerülje az anyag túlzott befogását: Ha a polikarbonátot túlzottan rögzítik a feldolgozás során, az megrepedhet vagy deformálódhat, ezért fontos a megfelelő szorítóerő alkalmazása, hogy elkerülje az anyag károsodását.
– Fontolja meg védőfólia használatát: A polikarbonát felületre védőfóliát lehet felvinni, hogy megelőzzük a karcolásokat vagy sérüléseket a feldolgozás során.
CNC megmunkálású PC-alkatrészek felületkezelése
Gőzpolírozás: A CNC megmunkálású polikarbonát felületeken gyakran megjelennek szerszámnyomok. Ez nem ideális olyan alkalmazásokhoz, amelyek optikailag átlátszó alkatrészeket igényelnek. Általánosságban elmondható, hogy a polírozás a szerszámnyomok vagy foltok eltávolításának folyamata, és a polikarbonát egyik leghatékonyabb módszere a gőzpolírozás. Ezt úgy érik el, hogy a felületet oldószernek teszik ki, amely reakcióba lép, és a felületi réteg megolvadását és folyását okozza. Ez a folyamat kiegyenlíti a felületet, és kitölti a szerszámnyomokat.
Karcálló bevonat: A polikarbonát egyik hátránya, hogy könnyen karcolódik. Néhány bevonat hozzáadása segít megőrizni a CNC polikarbonát alkatrészek optikai tisztaságát, miközben javítja a karcállóságukat.
CNC megmunkálású polikarbonát alkatrészek alkalmazása
Autóipari. A polikarbonát szívóssága és nagy ütésállósága miatt az autóiparban dolgozó gyártók kedvelt anyagválasztása, különösen, ha olyan alkatrészekről van szó, amelyeknek átlátszónak vagy áttetszőnek kell lenniük, és gyakran ki vannak téve az ütéseknek, mint például a fényszórók és az irányjelző lencsék.
Orvosi. A polikarbonát az inkubátoroktól a dializáló gépek házáig mindenben megtalálható. Végül is a polikarbonát szívós, hőálló, méretstabil, és ellenáll az FDA által jóváhagyott módszerekkel végzett sterilizálásnak, beleértve az autoklávozást és a sugárzást. A polikarbonátokat vérszűrőkben, folyadéktartályokban, oxigenátorokban és sebészeti eszközökben használják. Ezen túlmenően, átlátszósága miatt a polikarbonát lehetővé teszi az orvosok számára, hogy könnyebben ellenőrizzék a vért és nyomon követhessék az infúziókat.
Háztartási gépek. A polikarbonát számos háztartási készülék, például turmixgépek, hajszárítók, hűtőszekrények és elektromos borotvák számára is megfelelő anyag. A polikarbonát egyéb gyakori felhasználási területei közé tartozik a külső világítás, a gépek védelme, a védőfelszerelések, a golyóálló üvegek, a biztosítékdobozok, a televíziószekrények, a tetők, a tetőablakok, az üvegházak, a bőröndök, a poharak és az italos tartályok, például a cumisüvegek, a szippantó csészék és az italtartók. Újratölthető vizes palack.