Polycarbonaat (PC) werd voor het eerst ontdekt in 1898 door Alfred Einhorn aan de Universiteit van München. Pas in 1953 verkreeg Bayer het eerste patent voor de productie van polycarbonaat en noemde het “Makrolon”. Sindsdien is polycarbonaat (PC) een steeds populairder materiaal geworden in de productie. Tegenwoordig wordt er jaarlijks wereldwijd ongeveer 2.7 miljoen ton polycarbonaat geproduceerd. Door de jaren heen hebben verschillende bedrijven verschillende polycarbonaatformuleringen gemaakt, dus er zijn verschillende industriële soorten polycarbonaat om uit te kiezen. Sommige vormen bevatten meer glasvezelversterking, terwijl andere additieven bevatten zoals UV-stabilisatoren om te beschermen tegen langdurige blootstelling aan de zon.
Polycarbonaat (PC) is een amorf technisch thermoplastisch materiaal, wat betekent dat het de neiging heeft zacht te worden voordat het smelt en geen vast smeltpunt heeft. Fabrikanten verwerken polycarbonaat tot zwarte of heldere platen en staven. De helderheid, breukvastheid en het lichte gewicht maken het tot een uitstekend alternatief voor glas. Vergeleken met andere technische kunststoffen zoals acryl, is PC (polycarbonaat) bestand tegen schokken en biedt tegelijkertijd optische helderheid, UV-bestendigheid en een hogere dan normale temperatuurbestendigheid. Polycarbonaat (PC) is het materiaal bij uitstek voor onderdelen die helderheid en slagsterkte vereisen. Het CNC-bewerken van polycarbonaat op zichzelf levert echter geen optisch heldere onderdelen op, dus enige verdere afwerking is vereist.
Polycarbonaat (PC) is een ideaal kunststofmateriaal voor CNC-bewerking vanwege de uitstekende mechanische eigenschappen, waaronder goede slagvastheid, hardheid, taaiheid en hoge temperatuurbestendigheid, en is gemakkelijk te verwerken. PC-producten verwerkt door CNC worden veel gebruikt in de halfgeleider-, machine-, transport-, elektronica-, optica-, auto-, medische en andere industrieën.
AN-Prototype maakt gebruik van CNC-bewerkingstechnieken, waaronder meerdere frezen, draai, borenenz. voor het verwerken van polycarbonaat in zwarte of heldere plaat en staaf. Onze CNC-faciliteiten en apparatuur zijn geavanceerd genoeg om bedieningsfouten en trillingen tijdens de bewerking tot een minimum te beperken, waardoor we pc-componenten met een stabiele kwaliteit en precisie kunnen vervaardigen. AN-Prototype biedt vier soorten CNC-gefreesd polycarbonaatmateriaal:
- Zwart
- Clear
- Doorschijnend
- 20% glasgevuld
Hoe polycarbonaat (PC) wordt gemaakt?
Elk bedrijf maakt polycarbonaat iets anders, maar polycarbonaatmaterialen worden traditioneel gemaakt via de polycondensatiereactie van bisfenol A en fosgeen. Omdat fosgeen echter zeer giftig is, zijn veel bedrijven difenylcarbonaat gaan gebruiken in plaats van fosgeen.
Ongeacht het gebruik van fosgeen of difenylcarbonaat is het noodzakelijk om de natriumhydroxideoplossing van bisfenol A te mengen met de fosgeen- of difenylcarbonaatoplossing in een organisch oplosmiddel om te polymeriseren. Wanneer polycarbonaat wordt gevormd, bevindt het zich aanvankelijk in vloeibare toestand. De oplossing wordt verdampt om deeltjes te vormen, of er moet ethanol worden geïntroduceerd om vast polymeer neer te slaan.
Eenmaal geproduceerd, polycarbonaat wordt doorgaans verkocht in staaf-, cilinder- of plaatvorm en kan in een verscheidenheid aan productieprocessen worden gebruikt. Polycarbonaat is geschikt voor thermovormen, extrusie en blaasgieten, maar wordt het meest gebruikt voor CNC-bewerkingen en spuitgieten. Als thermoplast kan polycarbonaat immers worden gesmolten, gekoeld en opnieuw verwarmd zonder te verbranden of aanzienlijk te verslechteren, waardoor het een ideaal materiaal is voor spuitgieten.
Bij het spuitgieten moet polycarbonaat bij hoge temperaturen worden verwerkt en onder hoge druk in de mal worden gespoten, omdat polycarbonaat zeer stroperig is. De smelttemperatuur moet tussen 280°C en 320°C liggen en de matrijstemperatuur moet tussen 80°C en 100°C liggen. Deze cijfers kunnen echter variëren afhankelijk van de gebruikte kwaliteit polycarbonaat. Polycarbonaat met hoge temperaturen vereist bijvoorbeeld smelttemperaturen tussen 310 °C en 340 °C en matrijstemperaturen tussen 100 °C en 150 °C, terwijl PC-ABS (polycarbonaat/acrylonitril-butadieen-styreen) de smelttemperatuur van het mengsel slechts hoeft te bedragen tussen 240°C en 280°C liggen, en de matrijstemperatuur kan zo laag zijn als 70°C en zo hoog als 100°C.
Eigenschappen en mechanische specificaties van polycarbonaatmaterialen
Hoewel polycarbonaat in verschillende kwaliteiten verkrijgbaar is, elk met zijn eigen molecuulgewicht, structuur en eigenschappen, zijn er een paar dingen die alle polycarbonaten gemeen hebben.
Ze staan bekend om hun taaiheid en hoge slagvastheid. Daarom worden polycarbonaten vaak gebruikt in toepassingen die betrouwbaarheid en hoge prestaties vereisen. Ondanks zijn taaiheid en sterkte is polycarbonaat licht van gewicht, waardoor een breed scala aan ontwerpmogelijkheden mogelijk is in vergelijking met andere materialen.
Polycarbonaat is bovendien zeer hitte- en brandwerend. Polycarbonaat kan taai blijven bij temperaturen tot 140°C, wat betekent dat onderdelen van polycarbonaat bestand zijn tegen herhaalde sterilisatie. Polycarbonaat heeft ook een lichttransmissie van meer dan 90 procent en een goede chemische bestendigheid tegen verdunde zuren, oliën, vetten, alifatische koolwaterstoffen en alcoholen.
De eigenschappen van polycarbonaat zijn afhankelijk van de moleculaire massa en structuur, dus elk materiaal is enigszins anders. Om u een idee te geven van wat u kunt verwachten, volgen hier enkele typische kenmerken en specificaties:
- Soortelijk gewicht: 1.21
- Smelttemperatuur: 295 – 315°C
- Matrijstemperatuur: 70 – 95°C
- Warmteafbuigingstemperatuur: 137°C bij 0.45 MPa
- Treksterkte: 61 MPa
- Buigsterkte: 90 MPa
- Krimp: 0.5 – 0.7%
- Rockwell-hardheid: 118R
Zoals u kunt zien, heeft de productie van polycarbonaat veel voordelen. Er zijn echter een paar dingen die u moet weten voordat u dit materiaal voor uw project kiest. De mechanische eigenschappen kunnen bijvoorbeeld afnemen na langdurige blootstelling aan water boven 60°C. Polycarbonaat is ook gevoelig voor krassen, is duurder in de productie dan veel andere materialen en is gevoelig voor verdunde alkaliën, aromatische en gehalogeneerde koolwaterstoffen. Bovendien kunnen polycarbonaatformuleringen zonder UV-stabilisatoren na verloop van tijd soms geel worden bij blootstelling aan UV-licht.
Is het CNC-bewerking van polycarbonaat eenvoudig?
Polycarbonaat is relatief eenvoudig te CNC-bewerken in vergelijking met andere kunststoffen zoals acryl of PVC. Polycarbonaat is compatibel met standaard CNC-bewerkingstechnieken zoals CNC-frezen, CNC-draaien, boren en zagen. Het is echter vermeldenswaard dat de bewerkbaarheid van polycarbonaat kan variëren afhankelijk van de specifieke materiaalkwaliteit en de gebruikte bewerkingsparameters. Sommige soorten polycarbonaat kunnen bijvoorbeeld brosser zijn dan andere en vereisen mogelijk verschillende snijsnelheden en voedingen om barsten of afbrokkelen te voorkomen. CNC-bewerking van PC (polycarbonaat) is een populaire productiemethode voor het maken van precisie-PC-kunststofonderdelen. Polycarbonaat kan CNC-gefreesd worden met behulp van standaard snijgereedschappen, zoals vingerfrezen en boren, en de juiste bewerkingsparameters, waaronder snijsnelheid, voedingssnelheid en snedediepte. Zoals bij elk bewerkingsproces is het belangrijk om het juiste gereedschap en de juiste parameters te selecteren om materiële schade te voorkomen en het gewenste resultaat te bereiken.
Het beste gereedschap voor CNC-frezen van polycarbonaat
Het beste gereedschap voor het CNC-frezen van polycarbonaat hangt af van de specifieke snijtoepassing, de dikte van het materiaal en de gewenste kwaliteit van de bewerking. Hier zijn enkele veelgebruikte gereedschappen die kunnen worden gebruikt voor het CNC-frezen van polycarbonaat:
– Cirkelzaag met fijn tandblad: Cirkelzaag met fijngetand blad kan worden gebruikt voor rechte zaagsneden in polycarbonaatplaten tot een dikte van 1/4 inch. Gebruik altijd lage snelheid en lichte druk om barsten of smelten van het materiaal te voorkomen.
– Decoupeerzaag met fijngetand zaagblad: Een decoupeerzaag met een blad met fijne tanden kan worden gebruikt om gebogen of ingewikkelde sneden te maken in polycarbonaatplaten tot een dikte van 1/2 inch. Gebruik lage snelheid en lichte druk om scheuren of smelten van het materiaal te voorkomen.
– Tafelzaag met drie hardmetalen messen: Een tafelzaag met drie hardmetalen bladen kan worden gebruikt voor rechte sneden in dikkere polycarbonaatplaten tot 2 inch dik. Gebruik altijd lage snelheid en lichte druk om barsten of smelten van het materiaal te voorkomen.
– CNC-routers: CNC-routers kunnen worden gebruikt om nauwkeurige sneden en complexe vormen op polycarbonaat te maken met hoge precisie en herhaalbaarheid.
Toleranties voor CNC-bewerking van polycarbonaat
De toleranties die haalbaar zijn bij de CNC-bewerking van polycarbonaat zijn afhankelijk van factoren zoals de specifieke materiaalkwaliteit, het gebruikte bewerkingsproces en de complexiteit van het te bewerken onderdeel. Hieronder volgen enkele algemene richtlijnen voor het bereiken van verwachte toleranties bij het CNC-bewerkingen van polycarbonaat:
– CNC-bewerkingstoleranties: Wanneer CNC-bewerking wordt gebruikt om polycarbonaatonderdelen te vervaardigen, variëren typische bewerkingstoleranties van +/- 0.005 inch tot +/- 0.010 inch. In sommige gevallen kunnen nauwere toleranties worden bereikt, afhankelijk van de specifieke toepassing en het gebruikte bewerkingsproces.
– Toleranties voor handmatige bewerking: Wanneer polycarbonaat handmatig wordt bewerkt, zoals met een zaag of bovenfrees, kunnen de toleranties losser zijn, doorgaans variërend van +/- 0.020 inch tot +/- 0.050 inch.
– Toleranties voor geboorde polycarbonaatplaten: Typische toleranties bij het snijden of boren in polycarbonaatplaten zijn +/- 0.060 inch.
Tips voor CNC-bewerking van polycarbonaat
– Gebruik scherpe snijgereedschappen: Polycarbonaat kan gemakkelijk afbrokkelen en barsten tijdens CNC-bewerkingen, dus het is belangrijk om scherpe snijgereedschappen te gebruiken om de spanning op het materiaal te minimaliseren.
– Gebruik lage snijsnelheden: Polycarbonaat kan smelten of vervormen als het te heet wordt, dus het is belangrijk om lage snijsnelheden te gebruiken om de warmteontwikkeling tijdens CNC-bewerkingen te minimaliseren.
– Gebruik van koel- of smeermiddelen: Het gebruik van koel- of smeermiddelen tijdens het bewerken helpt de warmteontwikkeling te verminderen en voorkomt dat het materiaal smelt of vervormt. AN-Prototype beveelt niet-aromatische, met water mengbare koelmiddelen aan, omdat deze het meest geschikt zijn voor de vervaardiging van gewenste oppervlakteafwerkingen en onderdelen met nauwe toleranties. Koelmiddel heeft ook het extra voordeel dat het de standtijd van het gereedschap verlengt.
– Gebruik de juiste voedingssnelheid en snedediepte: De voedingssnelheid en de snedediepte moeten worden geoptimaliseerd om de spanning op het materiaal te minimaliseren en de gewenste oppervlakteafwerking te bereiken.
– Gebruik een stofzuiger of blazer om spanen te verwijderen: Polycarbonaatspanen kunnen zich ophopen tijdens CNC-bewerkingen en het snijproces verstoren. Het is dus belangrijk om een stofzuiger of blazer te gebruiken om spanen uit het werkgebied te verwijderen.
– Vermijd oplosmiddelen: Oplosmiddelen kunnen polycarbonaat verzwakken of oplossen, dus het is belangrijk om oplosmiddelen tijdens de verwerking te vermijden.
– Vermijd het overspannen van het materiaal: Als polycarbonaat tijdens de verwerking te veel wordt vastgeklemd, kan dit barsten of vervormen. Het is dus belangrijk om de juiste klemkracht te gebruiken om schade aan het materiaal te voorkomen.
– Overweeg het gebruik van een beschermfolie: Op het polycarbonaatoppervlak kan een beschermfolie worden aangebracht om krassen of beschadigingen tijdens de verwerking te voorkomen.
Oppervlaktebehandeling van CNC-bewerking van pc-onderdelen
Damppolijsten: Gereedschapssporen verschijnen vaak op CNC-gefreesde polycarbonaatoppervlakken. Dit is niet ideaal voor toepassingen die optisch transparante componenten vereisen. Over het algemeen is polijsten het proces waarbij gereedschapssporen of oneffenheden worden verwijderd, en een van de effectievere methoden voor polycarbonaat is damppolijsten. Dit wordt bereikt door het oppervlak bloot te stellen aan een oplosmiddel dat reageert en ervoor zorgt dat de oppervlaktelaag smelt en vloeit. Dit proces egaliseert het oppervlak en vult eventuele gereedschapssporen op.
Krasbestendige coating: Een van de nadelen van polycarbonaat is dat het gemakkelijk krast. Het toevoegen van enkele coatings helpt de optische helderheid van CNC-polycarbonaatonderdelen te behouden en tegelijkertijd hun krasbestendigheid te verbeteren.
Toepassing van CNC-bewerking van polycarbonaatonderdelen
Automobiel. De taaiheid en hoge slagvastheid van polycarbonaat maken het tot een populaire materiaalkeuze voor fabrikanten in de auto-industrie, vooral als het gaat om componenten die transparant of doorschijnend moeten zijn en vaak onderhevig zijn aan schokken, zoals koplampen en richtingaanwijzerlenzen.
Medical. Polycarbonaat wordt overal in aangetroffen, van couveuses tot behuizingen van dialysemachines. Polycarbonaat is immers taai, hittebestendig, maatvast en bestand tegen sterilisatie met door de FDA goedgekeurde methoden, waaronder autoclaveren en bestraling. Polycarbonaten worden gebruikt in bloedfilters, vloeistofreservoirs, oxygenatoren en chirurgische instrumenten. Bovendien zorgt polycarbonaat ervoor dat artsen het bloed gemakkelijker kunnen monitoren en infusies kunnen volgen.
Huishoudelijke apparaten. Polycarbonaat is ook het materiaal bij uitstek voor veel huishoudelijke apparaten zoals blenders, haardrogers, koelkasten en elektrische scheerapparaten. Andere veel voorkomende toepassingen van polycarbonaat zijn onder meer buitenverlichting, machinebewaking, beschermende uitrusting, kogelvrij glas, zekeringkasten, televisiebehuizingen, daken, dakramen, kassen, koffers, glazen en drankverpakkingen zoals babyflessen, drinkbekers en drankverpakkingen. Hervulbare waterfles.