Polycarbonat (PC) Materialien: Eigenschaften, Anwendungen & Industriegüten

Seit seiner Entwicklung in der Mitte des 20. Jahrhunderts ist Polycarbonat (PC) ein zunehmend beliebtes Material in der Fertigung. Heute werden jährlich weltweit rund 2,7 Millionen Tonnen Polycarbonate produziert. Über die Jahre haben verschiedene Unternehmen unterschiedliche Formeln für Polycarbonat entwickelt, sodass es mehrere Industriegüten von Polycarbonat zur Auswahl gibt. Einige Formen haben mehr Glasfaserverstärkung, andere Additive wie UV-Stabilisatoren für Schutz vor langfristiger Sonneneinstrahlung.

Stark und vielseitig: Dieser amorphe Thermoplast ist beständig gegen Hitze, Schlag und viele Chemikalien. Daher ist Polycarbonat ideal für Komponenten, die zäh oder wiederholt sterilisiert werden müssen, und wird oft in der Automobil- und Medizinindustrie eingesetzt.

Wie Polycarbonat hergestellt wird

Jedes Unternehmen fertigt Polycarbonate leicht unterschiedlich, aber traditionell wurden Polycarbonat-Materialien durch Kondensationspolymerisation von Bisphenol A und Carbonylchlorid hergestellt. Viele Unternehmen haben jedoch begonnen, Diphenylcarbonat zu verwenden, da Carbonylchlorid extrem giftig ist.

Unabhängig davon, ob Carbonylchlorid oder Diphenylcarbonat verwendet wird, wird eine Bisphenol-A-Lösung in Natriumhydroxid benötigt, die dann mit der Carbonylchlorid- oder Diphenylcarbonat-Lösung in einem organischen Lösungsmittel gemischt wird, damit Polymerisation stattfinden kann. Wenn sich das Polycarbonat bildet, ist es zunächst flüssig. Die Lösung wird verdampft, um Granulate zu bilden, oder Ethanol muss eingeführt werden, um das feste Polymer auszufallen.

Nach der Herstellung wird Polycarbonat oft in Stäben, Zylindern oder Platten verkauft und kann in verschiedenen Fertigungsverfahren eingesetzt werden. Polycarbonat ist kompatibel mit Thermoformen, Extrusion und Blasformen, wird aber am häufigsten mit Spritzguss verwendet. Als Thermoplast kann Polycarbonat geschmolzen, abgekühlt und wiedererhitzt werden, ohne zu verbrennen oder signifikant zu degradieren – was es zu einem idealen Spritzgussmaterial macht.

Beim Spritzguss muss Polycarbonat bei hoher Temperatur verarbeitet und mit hohem Druck in die Form eingespritzt werden, da Polycarbonat recht viskos ist. Die Schmelztemperatur sollte zwischen 280 °C und 320 °C liegen, die Formtemperatur zwischen 80 °C und 100 °C. Diese Werte können jedoch je nach Polycarbonat-Güte variieren. Beispielsweise erfordert ein hochhitzebeständiges Polycarbonat eine Schmelztemperatur zwischen 310 °C und 340 °C und eine Formtemperatur zwischen 100 °C und 150 °C, während eine PC-ABS-Mischung (Polycarbonat/Acrylnitril-Butadien-Styrol) nur eine Schmelztemperatur von 240 °C bis 280 °C und eine Formtemperatur von 70 °C bis 100 °C benötigt.

Eigenschaften & mechanische Spezifikationen von Polycarbonat-Material

Obwohl es mehrere Polycarbonat-Güten gibt, jede mit eigener Molekularmasse, Struktur und Eigenschaften, haben alle Polycarbonate einige Gemeinsamkeiten.

Eines: Sie sind bekannt für ihre Zähigkeit und hohe Schlagfestigkeit. Daher wird Polycarbonat oft für Anwendungen eingesetzt, die Zuverlässigkeit und hohe Leistung erfordern.

Trotz ihrer Zähigkeit und Festigkeit sind Polycarbonate leicht, was umfangreiche Designmöglichkeiten und relativ einfache Installation im Vergleich zu anderen Materialien ermöglicht.

Polycarbonate sind auch sehr hitze- und flammenbeständig. Ein Polycarbonat kann seine Zähigkeit bei Temperaturen bis zu 140 °C beibehalten, was bedeutet, dass Polycarbonat-Teile wiederholter Sterilisation standhalten. Polycarbonate haben auch Lichtdurchlässigkeitsraten über 90 % und gute chemische Beständigkeit gegen verdünnte Säuren, Öle, Fette, aliphatische Kohlenwasserstoffe und Alkohole.

Die Eigenschaften eines Polycarbonats hängen von seiner Molekularmasse und Struktur ab, daher ist jedes Material leicht anders. Um Ihnen eine Vorstellung zu geben, hier typische Schlüsselmerkmale und Spezifikationen:

• Spezifisches Gewicht: 1,21
• Schmelztemperatur: 295 – 315 °C
• Formtemperatur: 70 – 95 °C
• Wärmeformbeständigkeitstemperatur: 137 °C bei 0,45 MPa
• Zugfestigkeit: 61 MPa
• Biegefestigkeit: 90 MPa
• Schwindrate: 0,5 – 0,7 %
• Rockwell-Härte: 118R

Wie Sie sehen, hat Polycarbonat-Fertigung viel zu bieten. Es gibt jedoch ein paar Dinge, die Sie beachten sollten, bevor Sie dieses Material für ein Projekt wählen. Beispielsweise können seine mechanischen Eigenschaften nach längerer Exposition gegenüber Wasser über 60 °C degradieren. Polycarbonat ist auch kratzempfindlich, teurer in der Herstellung als viele andere Materialien und anfällig für verdünnte Alkalien sowie aromatische und halogenierte Kohlenwasserstoffe. Zudem können Polycarbonat-Formulierungen ohne UV-Stabilisatoren im Laufe der Zeit bei UV-Bestrahlung vergilben.

Häufige Anwendungen von Polycarbonaten im Alltag

Polycarbonats Zähigkeit und hohe Schlagfestigkeit machen es zu einer beliebten Materialwahl für Automobilhersteller, besonders bei Teilen, die klar oder durchsichtig sein müssen und häufigem Schlag ausgesetzt sind, wie Scheinwerfer- und Blinkerlinsen.

In der Medizinindustrie findet sich Polycarbonat in allem von Inkubatoren bis zu Dialysegeräte-Gehäusen. Schließlich ist Polycarbonat zäh, hitzebeständig, dimensionsstabil und hält Sterilisation per FDA-zugelassenen Methoden einschließlich Autoklav und Bestrahlung stand. Polycarbonat kann in Blutfiltern, Reservoirs und Oxygenatoren sowie chirurgischen Instrumenten verwendet werden. Zudem ermöglicht seine Transparenz Ärzten, Blut leichter zu überwachen und die Flüssigkeitsverabreichung zu verfolgen.

Polycarbonat ist auch ein Material der Wahl in vielen Haushaltsgeräten wie Mixern, Haartrocknern, Kühlschränken und Elektrorasierern. Weitere gängige Anwendungen: Außenbeleuchtung, Maschinenschutz, Schutzausrüstung, kugelsicheres Glas, Sicherungskästen, TV-Gehäuse, Dächer, Lichtkuppeln, Gewächshäuser, Koffer, Brillengläser und Getränkebehälter wie Babyflaschen, Trinklernbecher und nachfüllbare Wasserflaschen.

Mit Polycarbonat starten

Polycarbonat ist ein starker, schlagfester Thermoplast, der in verschiedenen Branchen eingesetzt wird. Es gibt jedoch mehrere Polycarbonat-Arten auf dem Markt, jede mit eigenen Eigenschaften. Die Zusammenarbeit mit einem erfahrenen Fertigungspartner wie Fast Radius kann für Produktteams, die mit Polycarbonat nicht vertraut sind oder Teile mit Materialien fertigen möchten, die für eine spezifische Anwendung besser geeignet sind, den entscheidenden Unterschied machen. Möchten Sie prüfen, ob Polycarbonat das richtige Material für Ihr nächstes Projekt ist? Erstellen Sie einen Account, laden Sie Ihre Teildateien hoch oder kontaktieren Sie uns noch heute.

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