Poliwęglan (PC) został po raz pierwszy odkryty w 1898 roku przez Alfreda Einhorna na Uniwersytecie w Monachium. Dopiero w 1953 roku Bayer uzyskał pierwszy patent na produkcję poliwęglanu i nazwał go „Makrolon”. Od tego czasu poliwęglan (PC) stał się coraz bardziej popularnym materiałem w produkcji. Obecnie na całym świecie produkuje się około 2.7 miliona ton poliwęglanu rocznie. Na przestrzeni lat różne firmy stworzyły różne receptury poliwęglanu, dlatego do wyboru jest kilka przemysłowych gatunków poliwęglanu. Niektóre formy zawierają więcej wzmocnienia z włókna szklanego, podczas gdy inne zawierają dodatki, takie jak stabilizatory UV, które chronią przed długoterminową ekspozycją na słońce.
Poliwęglan (PC) jest amorficznym tworzywem termoplastycznym, co oznacza, że ma tendencję do mięknięcia przed stopieniem i nie ma ustalonej temperatury topnienia. Producenci przetwarzają poliwęglan na czarne lub przezroczyste arkusze i pręty. Jego przejrzystość, odporność na stłuczenie i niewielka waga sprawiają, że jest to doskonała alternatywa dla szkła. W porównaniu do innych konstrukcyjnych tworzyw sztucznych, takich jak akryl, PC (poliwęglan) jest w stanie wytrzymać uderzenia, zapewniając jednocześnie przejrzystość optyczną, odporność na promieniowanie UV i wyższą niż normalna odporność na temperaturę. Poliwęglan (PC) jest materiałem z wyboru na części wymagające przejrzystości i wytrzymałości na uderzenia. Jednakże obróbka CNC poliwęglanu sama w sobie nie daje optycznie przezroczystych części, dlatego wymagane jest dalsze wykończenie.
Poliwęglan (PC) jest idealnym tworzywem sztucznym do obróbki CNC ze względu na doskonałe właściwości mechaniczne, w tym dobrą udarność, twardość, wytrzymałość i odporność na wysoką temperaturę, a także jest łatwy w obróbce. Produkty komputerowe przetwarzane przez CNC są szeroko stosowane w półprzewodnikach, maszynach, transporcie, elektronice, optyce, przemyśle samochodowym, medycznym i innych.
AN-Prototype wykorzystuje techniki obróbki CNC, w tym wiele przemiał, obracając, wiercenieitp. do obróbki poliwęglanu w postaci czarnej lub przezroczystej blachy i pręta. Nasze urządzenia i sprzęt CNC są na tyle zaawansowane, aby zminimalizować błędy operacyjne i wibracje podczas obróbki, co znacznie umożliwia nam produkcję komponentów komputerowych o stabilnej jakości i precyzji. AN-Prototype oferuje cztery gatunki poliwęglanu obrabianego CNC:
- Czarny
- Przezroczyste
- Przeświecający
- 20% wypełnione szkłem
Jak powstaje poliwęglan (PC)?
Każda firma wytwarza poliwęglan nieco inaczej, ale materiały poliwęglanowe są tradycyjnie wytwarzane w wyniku reakcji polikondensacji bisfenolu A i fosgenu. Ponieważ jednak fosgen jest wysoce toksyczny, wiele firm zaczęło stosować węglan difenylu zamiast fosgenu.
Niezależnie od zastosowania fosgenu lub węglanu difenylu, w celu polimeryzacji konieczne jest zmieszanie roztworu wodorotlenku sodu bisfenolu A z roztworem fosgenu lub węglanu difenylu w rozpuszczalniku organicznym. Kiedy powstaje poliwęglan, początkowo jest on w stanie ciekłym. Roztwór odparowuje się z wytworzeniem cząstek lub należy wprowadzić etanol w celu wytrącenia stałego polimeru.
Po wyprodukowaniu poliwęglan jest zwykle sprzedawany w postaci pręta, cylindra lub arkusza i może być stosowany w różnych procesach produkcyjnych. Poliwęglan nadaje się do termoformowania, wytłaczania i formowania z rozdmuchem, ale najczęściej jest stosowany do obróbki CNC i formowania wtryskowego. W końcu, jako tworzywo termoplastyczne, poliwęglan można topić, chłodzić i ponownie podgrzewać bez spalania lub znacznej degradacji, co czyni go idealnym materiałem do formowania wtryskowego.
Podczas formowania wtryskowego poliwęglan musi być przetwarzany w wysokich temperaturach i wtryskiwany do formy pod wysokim ciśnieniem, ponieważ poliwęglan jest bardzo lepki. Temperatura stopu powinna wynosić od 280°C do 320°C, a temperatura formy powinna wynosić od 80°C do 100°C. Jednakże liczby te mogą się różnić w zależności od gatunku użytego poliwęglanu. Na przykład poliwęglan wysokotemperaturowy wymaga temperatury topnienia od 310°C do 340°C i temperatury formy od 100°C do 150°C, podczas gdy PC-ABS (poliwęglan/akrylonitryl-butadien-styren) Temperatura topnienia mieszanki musi jedynie wynosić od 240°C do 280°C, a temperatura formy może wynosić od 70°C do 100°C.
Właściwości i specyfikacje mechaniczne materiałów poliwęglanowych
Chociaż poliwęglan występuje w różnych gatunkach, każdy ma własną masę cząsteczkową, strukturę i właściwości, istnieje kilka cech wspólnych dla wszystkich poliwęglanów.
Są znane ze swojej wytrzymałości i wysokiej odporności na uderzenia. Dlatego poliwęglany są często stosowane w zastosowaniach wymagających niezawodności i wysokiej wydajności. Pomimo swojej wytrzymałości i wytrzymałości, poliwęglan jest lekki, co pozwala na szeroki zakres możliwości projektowych w porównaniu z innymi materiałami.
Poliwęglan jest również bardzo odporny na ciepło i ogień. Poliwęglan może zachować wytrzymałość w temperaturach do 140°C, co oznacza, że części z poliwęglanu mogą wytrzymać wielokrotną sterylizację. Poliwęglan charakteryzuje się także ponad 90-procentową przepuszczalnością światła i dobrą odpornością chemiczną na rozcieńczone kwasy, oleje, smary, węglowodory alifatyczne i alkohole.
Właściwości poliwęglanu zależą od jego masy cząsteczkowej i struktury, dlatego każdy materiał jest nieco inny. Aby dać Ci wyobrażenie o tym, czego możesz się spodziewać, oto kilka typowych kluczowych funkcji i specyfikacji:
- Ciężar właściwy: 1.21
- Temperatura topnienia: 295 – 315°C
- Temperatura formy: 70 – 95°C
- Temperatura ugięcia pod wpływem ciepła: 137°C przy 0.45 MPa
- Wytrzymałość na rozciąganie: 61 MPa
- Wytrzymałość na zginanie: 90 MPa
- Skurcz: 0.5 – 0.7%
- Twardość Rockwella: 118R
Jak widać produkcja poliwęglanu ma wiele zalet. Zanim jednak wybierzesz ten materiał do swojego projektu, musisz wiedzieć kilka rzeczy. Na przykład jego właściwości mechaniczne mogą ulec pogorszeniu pod wpływem długotrwałej ekspozycji na wodę o temperaturze powyżej 60°C. Poliwęglan jest również podatny na zarysowania, jest droższy w produkcji niż wiele innych materiałów i jest podatny na rozcieńczone zasady, węglowodory aromatyczne i halogenowane. Ponadto preparaty poliwęglanowe bez stabilizatorów UV mogą czasami z czasem żółknąć pod wpływem światła UV.
Czy obróbka CNC poliwęglanu jest łatwa?
Poliwęglan jest stosunkowo łatwy w obróbce CNC w porównaniu do innych tworzyw sztucznych, takich jak akryl czy PCV. Poliwęglan jest kompatybilny ze standardowymi technikami obróbki CNC, takimi jak frezowanie CNC, toczenie CNC, wiercenie i piłowanie. Warto jednak zaznaczyć, że skrawalność poliwęglanu może się różnić w zależności od konkretnego gatunku materiału i zastosowanych parametrów obróbki. Na przykład niektóre gatunki poliwęglanu mogą być bardziej kruche niż inne i mogą wymagać różnych prędkości skrawania i posuwów, aby uniknąć pęknięć lub odprysków. Obróbka CNC PC (poliwęglan) to popularna metoda produkcji do tworzenia precyzyjnych części z tworzyw sztucznych PC. Poliwęglan można obrabiać CNC przy użyciu standardowych narzędzi skrawających, takich jak frezy palcowe i wiertła, oraz odpowiednich parametrów obróbki, w tym prędkości skrawania, posuwu i głębokości skrawania. Jak w przypadku każdego procesu obróbki, ważny jest dobór odpowiedniego narzędzia i parametrów, aby uniknąć uszkodzeń materiału i osiągnąć pożądany efekt.
Najlepsze narzędzie do frezowania CNC poliwęglanu
Najlepsze narzędzie do frezowania CNC poliwęglanu zależy od konkretnego zastosowania cięcia, grubości materiału i pożądanej jakości obróbki. Oto kilka typowych narzędzi, których można użyć do frezowania poliwęglanu CNC:
– Piła tarczowa z ostrzem o drobnych zębach: Piła tarczowa z brzeszczotem o drobnych zębach może być używana do prostych cięć w arkuszach poliwęglanu o grubości do 1/4 cala. Zawsze używaj niskiej prędkości i lekkiego nacisku, aby uniknąć pękania lub stopienia materiału.
– Wyrzynarka z brzeszczotem o drobnych zębach: Za pomocą wyrzynarki z brzeszczotem o drobnych zębach można wykonywać zakrzywione lub skomplikowane cięcia w arkuszach poliwęglanu o grubości do 1/2 cala. Używaj niskiej prędkości i lekkiego nacisku, aby zapobiec pękaniu lub stopieniu materiału.
– Piła stołowa z trzema ostrzami z węglików spiekanych: Piła stołowa z trzema ostrzami z węglików spiekanych może być używana do prostych cięć grubszych arkuszy poliwęglanu o grubości do 2 cali. Zawsze używaj niskiej prędkości i lekkiego nacisku, aby uniknąć pękania lub stopienia materiału.
– plotery CNC: Routery CNC pozwalają na wykonywanie precyzyjnych cięć i skomplikowanych kształtów na poliwęglanie z dużą precyzją i powtarzalnością.
Tolerancje dla poliwęglanu do obróbki CNC
Tolerancje osiągalne podczas obróbki poliwęglanu metodą CNC zależą od takich czynników, jak konkretny gatunek materiału, zastosowany proces obróbki i złożoność obrabianej części. Poniżej znajdują się ogólne wytyczne dotyczące osiągania oczekiwanych tolerancji podczas obróbki poliwęglanu CNC:
– Tolerancje obróbki CNC: Gdy do produkcji części z poliwęglanu stosowana jest obróbka CNC, typowe tolerancje obróbki mieszczą się w zakresie od +/- 0.005 cala do +/- 0.010 cala. W niektórych przypadkach można osiągnąć węższe tolerancje, w zależności od konkretnego zastosowania i zastosowanego procesu obróbki.
– Tolerancje dla obróbki ręcznej: W przypadku ręcznej obróbki poliwęglanu, na przykład za pomocą piły lub routera, tolerancje mogą być mniejsze i zwykle wahają się od +/- 0.020 cala do +/- 0.050 cala.
– Tolerancje dla wierconych arkuszy poliwęglanu: Typowe tolerancje podczas cięcia lub wiercenia w arkuszach poliwęglanu wynoszą +/- 0.060 cala.
Wskazówki dotyczące obróbki CNC poliwęglanu
– Używaj ostrych narzędzi tnących: Poliwęglan może łatwo odpryskiwać i pękać podczas obróbki CNC, dlatego ważne jest stosowanie ostrych narzędzi skrawających, aby zminimalizować naprężenia materiału.
– Stosować niskie prędkości skrawania: Poliwęglan może się stopić lub odkształcić, gdy zrobi się zbyt gorąco, dlatego ważne jest, aby stosować niskie prędkości skrawania, aby zminimalizować gromadzenie się ciepła podczas obróbki CNC.
– Stosowanie chłodziw lub smarów: Stosowanie chłodziw lub smarów podczas obróbki pomaga zmniejszyć gromadzenie się ciepła i zapobiega topnieniu lub odkształcaniu materiału. AN-Prototype zaleca niearomatyczne chłodziwa mieszające się z wodą, ponieważ najlepiej nadają się one do wytwarzania pożądanych wykończeń powierzchni i części o wąskich tolerancjach. Chłodziwo ma także dodatkową zaletę polegającą na wydłużeniu trwałości narzędzia.
– Zastosuj odpowiednią prędkość posuwu i głębokość skrawania: Szybkość posuwu i głębokość skrawania powinny być zoptymalizowane, aby zminimalizować naprężenia materiału i osiągnąć pożądane wykończenie powierzchni.
– Do usunięcia wiórów użyj odkurzacza lub dmuchawy: Wióry poliwęglanowe mogą gromadzić się podczas obróbki CNC i zakłócać proces cięcia, dlatego ważne jest, aby użyć odkurzacza lub dmuchawy w celu usunięcia wiórów z obszaru roboczego.
– Unikaj rozpuszczalników: Rozpuszczalniki mogą osłabiać lub rozpuszczać poliwęglan, dlatego ważne jest, aby unikać rozpuszczalników podczas przetwarzania.
– Unikaj nadmiernego zaciskania materiału: Jeśli podczas obróbki poliwęglan zostanie nadmiernie dociśnięty, może pęknąć lub odkształcić się, dlatego ważne jest użycie odpowiedniej siły docisku, aby uniknąć uszkodzenia materiału.
– Rozważ zastosowanie folii ochronnej: Na powierzchnię poliwęglanu można nałożyć folię ochronną, aby zapobiec zarysowaniom lub uszkodzeniom podczas obróbki.
Obróbka powierzchniowa części komputerów PC do obróbki CNC
Polerowanie parowe: Ślady narzędzi często pojawiają się na obrabianych CNC powierzchniach poliwęglanowych. Nie jest to idealne rozwiązanie w zastosowaniach wymagających optycznie przezroczystych komponentów. Ogólnie rzecz biorąc, polerowanie to proces usuwania śladów narzędzi lub skaz, a jedną z bardziej skutecznych metod poliwęglanu jest polerowanie parowe. Osiąga się to poprzez wystawienie powierzchni na działanie rozpuszczalnika, który reaguje i powoduje topienie i płynięcie warstwy powierzchniowej. Proces ten wyrównuje powierzchnię i wypełnia wszelkie ślady narzędzi.
Powłoka odporna na zarysowania: Jedną z wad poliwęglanu jest to, że łatwo się rysuje. Dodanie niektórych powłok pomaga zachować przejrzystość optyczną części poliwęglanowych CNC, poprawiając jednocześnie ich odporność na zarysowania.
Zastosowanie części poliwęglanowych do obróbki CNC
Automobilowy. Wytrzymałość i wysoka odporność na uderzenia poliwęglanu sprawiają, że jest to popularny materiał wśród producentów z branży motoryzacyjnej, zwłaszcza jeśli chodzi o komponenty, które muszą być przezroczyste lub półprzezroczyste i często są narażone na uderzenia, takie jak soczewki reflektorów i kierunkowskazów.
Medycznej. Poliwęglan można znaleźć we wszystkim, od inkubatorów po obudowy maszyn do dializy. W końcu poliwęglan jest wytrzymały, żaroodporny, stabilny wymiarowo i wytrzymuje sterylizację metodami zatwierdzonymi przez FDA, w tym autoklawowanie i promieniowanie. Poliwęglany są stosowane w filtrach krwi, zbiornikach płynów, oksygenatorach i narzędziach chirurgicznych. Dodatkowo, dzięki swojej przezroczystości, poliwęglan umożliwia lekarzom łatwiejsze monitorowanie krwi i śledzenie infuzji.
Sprzęt AGD. Poliwęglan jest również materiałem wybieranym do wielu urządzeń gospodarstwa domowego, takich jak blendery, suszarki do włosów, lodówki i golarki elektryczne. Inne powszechne zastosowania poliwęglanu obejmują oświetlenie zewnętrzne, osłony maszyn, sprzęt ochronny, szkło kuloodporne, skrzynki bezpieczników, obudowy telewizorów, dachy, świetliki, szklarnie, walizki, szklanki i pojemniki na napoje, takie jak butelki dla niemowląt, kubki niekapki i pojemniki na napoje. Butelka na wodę wielokrotnego użytku.