Sprøjtestøbning af polycarbonat (PC) – egenskaber og designguide
Polycarbonat (PC) er standardteknologitermoplast, når slagstyrke ikke må gå på kompromis. Det kombinerer næsten glasagtig gennemsigtighed med en kærvet Izod-slagstyrke, der typisk er i intervallet 600–900 J/m, og holder sin form op til ca. 125°C kontinuerlig drift. Materialet dukker op i industrielle lysdæksler, beskyttende kabinetter og medicinsk udstyrskabinetterne — ofte som erstatning for glas eller aluminium, hvor vægt eller geometri udelukker disse.
Mekaniske og termiske egenskaber
Som en amorf polymer har PC intet skarpt smeltepunkt — det blødgøres over et interval. Den struktur giver det lav, forudsigelig krympning og god dimensionsstabilitet, men det gør også PC følsomt over for både fugt under forarbejdning og opløsningsmidler under brug.
| Egenskab | Typisk værdi | Teststandard |
|---|---|---|
| Trækstyrke | 55–75 MPa | ISO 527 |
| Bøjningsmodul | 2.300–2.500 MPa | ISO 178 |
| Izod-slagstyrke (kærvet, 23°C) | 600–900 J/m | ISO 180 |
| Izod-slagstyrke (kærvet, −30°C) | 500–800 J/m | ISO 180 |
| Varmedeflektionstemperatur (0,45 MPa) | 130–145°C | ISO 75 |
| Vicat-blødgøringstemperatur | 147–150°C | ISO 306 |
| Massefylde | 1,20–1,22 g/cm³ | ISO 1183 |
| Formkrympning | 0,5–0,8 % | ISO 294-4 |
| Lysstransmittans | 88–90 % | ASTM D1003 |
| Vandabsorbering (24 t) | 0,15–0,35 % | ISO 62 |
PC krymper isotropisk — det samme i alle retninger. Det gør det nemmere at ramme stramme tolerancer i komplekse samlinger sammenlignet med semikrystallinske materialer som PP eller nylon, hvor strøm-retnings- og tværgående krympning adskiller sig.
Typiske anvendelser
Belysning og optik: Automotive forlygtelinser, lysrør og sikkerhedsvisiirer. PC tager en høj-polering godt nok til udvendige optiske komponenter, forudsat at kvaliteten er UV-stabiliseret — standardkvaliteter vil gulne inden for et par år udendørs.
Elektriske kabinetter: Strømforsyningshuse og samlekasser. Flammehæmmende kvaliteter (UL 94 V-0) er standardspecifikationen til stikkets-drevne enheder.
Medicinsk hardware: Dialyseudstyr, kirurgiske håndtag og fluidbeholdere. ISO 10993-kompatible og BPA-frie kvaliteter er tilgængelige — kvalitetsvalg og certificeringsdokumentation bør bekræftes ved tilbudsgivningsfasen.
Industriel sikkerhed: Ansigtsvisirer, maskinskilte og beskyttelsesglasning. Hvor glas ville knuse, deformerer PC eller absorberer energien. Med 1,2 g/cm³ vejer det ca. halvt så meget som glas.
Forarbejdnings- og designovervejelser
Støbning af PC er mere krævende end støbning af ABS. Det kræver høje temperaturer, en tør tønde og en varm form.
- Smeltetemperatur (280–320°C): Overophedning ud over 340°C forårsager gulning og tab af molekylvægt, begge ødelægger slagstyrken. Almen-formål-kvaliteter kører bedst ved 290–300°C.
- Formtemperatur (80–120°C): En kold form fryser spænding ind. Plastemner udstødt fra en 40°C-form kan se fine ud, men revner i feltet. Hold formtemperaturer oppe.
- Fugtstyring: PC skal tørres til under 0,02 % fugtindhold — typisk 4–6 timer ved 120°C i en affugtende tørrer med et dugpunkt ved eller under −30°C. Vand i smelten udløser hydrolyse, der bryder polymerkæder og gør emnet skørt uanset, hvor godt resten af processen kører.
- Trækningsvinkler: Sigt efter mindst 1° på glatte vægge. Kraftig tekstur kræver 2° eller mere for at undgå slæbemærker ved udstødning.
- Portdesign: Til gennemsigtige plastemner reducerer fane- eller vifteporte forskydningsspænding ved indgangen og forhindrer den uklare "blush", der ofte ses nær spidspunkts-porte. Portplacering gennemgås under DFM.
Materialkvaliteter
| Kvalitet / variant | Modifikation | Typisk anvendelse |
|---|---|---|
| Standard PC | Grundlinje | Generelle huse, dæksler |
| Høj-flow PC | Lavere viskositet | Tyndvægget elektronik |
| Flammehæmmende | UL 94 V-0 rated | Stikkets-drevne enheder |
| UV-stabiliseret | UV-absorbere tilsat | Udendørs linser, skiltning |
| PC + GF (10–30 %) | Glasfiberforstærket | Høj-stivheds strukturelle dele |
| PC + ABS-blend | Forbedret forarbejdelighed | Automotive interiørbeklædning |
Glasfyldt PC øger stivheden markant — bøjningsmodul kan nå 8.000 MPa ved 30 % GF — men materialet bliver uigennemsigtigt og viser mere anisotropisk krympning.
Fordele og afvejninger
Vælg PC når:
- Høj slagstyrke, der holder ned til −30°C, er nødvendig.
- Fremragende klarhed og lysstransmittans til optiske plastemner er vigtig.
- Dimensionsstabilitet over et bredt temperaturinterval kræves.
- Regulerede kvaliteter (medicinsk, UL 94, fødevaresikker) er nødvendige.
Vær opmærksom på:
- Kemisk følsomhed: PC krakelerer eller revner ved kontakt med acetone, mange alkoholer og visse industri-smøremidler. Kontroller kompatibilitet inden specificering af en rengørings- eller samlingsproces.
- Pris: Mærkbart dyrere end ABS eller PP.
- Forarbejdningsomkostning: Obligatorisk tørring og høje tøndetemperaturer øger cyklusenergi og produktionsomkostning.
- Kærvefølsomhed: Et skarpt 90°-indvendigt hjørne kan reducere slagstyrken med op til 80 %. Radier på minimum 0,5 mm på alle indvendige kanter er ufravigelige.
PC vs. alternativer
- PC vs. PMMA: Brug PC, hvor plastmnet kan blive tabt eller ramt; brug PMMA, hvor ridsebestandighed og marginale klarhedsgevinster (92–93 % mod 88–90 % transmittans) er vigtigere end slagstyrke.
- PC vs. ABS: PC til varmebestandighed og slagstyrke; ABS til omkostningseffektive uigennemsigtige huse med nemmere forarbejdning.
- PC vs. nylon: PC forbliver dimensionsstabilt uanset luftfugtighed; glasfyldt nylon rivaliserer det på stivhed, men absorberer fugt og ændrer dimension over tid.
Bæredygtighed
PC bærer harpiksidentifikationskode 7. Industrielt regenerat er almindeligt til ikke-kritiske, uigennemsigtige applikationer. Post-industrielle genanvendte kvaliteter er tilgængelige, men er generelt begrænset til ikke-optiske, ikke-medicinske plastemner. Til projekter med formelle miljømål, bekræft tilgængelighed og dokumentation ved tilbudsgivningsfasen.
Nordmould leverer ordrer fra 100 stk. med sprøjtestøbeværktøj fra €3.000. Send os din STEP-fil til en gratis DFM-analyse — vi kontrollerer vægtykkelser og radier for at bekræfte, at dit design er optimeret til polycarbonat.