Polikarbonato (PC) plastiko liejimas: savybės ir projektavimo gidas
Polikarbonatas (PC) yra pasirenkamasis amorfinės inžinerinės termoplastikų medžiagos atstovas, kai smūgio atsparumas negali būti kompromisas. Jis derina beveik stiklinį skaidrumą su įpjautu Izod smūgio stiprumu, paprastai 600–900 J/m ribose, ir išlaiko formą iki maždaug 125 °C nuolatinės tarnybos temperatūroje. Medžiaga naudojama pramoninių šviestuvų dangteliams, apsauginiams korpusams ir medicinos prietaisų korpusams – dažnai vietoje stiklo ar aliuminio, kai svarbu svoris ar geometrija.
Mechaninės ir terminės savybės
PC, kaip amorfinis polimeras, neturi tikslaus lydymosi taško – jis minkštėja diapazono ribose. Tokia struktūra suteikia mažą, nuspėjamą susitraukimą ir gerą matmenų stabilumą, tačiau kartu PC tampa jautrus tiek drėgmei apdorojimo metu, tiek tirpikliams eksploatacijos metu.
| Savybė | Tipinė vertė | Bandymo standartas |
|---|---|---|
| Tempiamasis stiprumas | 55–75 MPa | ISO 527 |
| Lenkiamasis modulis | 2 300–2 500 MPa | ISO 178 |
| Izod smūgio stiprumas (įpjautas, 23 °C) | 600–900 J/m | ISO 180 |
| Izod smūgio stiprumas (įpjautas, −30 °C) | 500–800 J/m | ISO 180 |
| Šilumos deformacijos temperatūra (0,45 MPa) | 130–145 °C | ISO 75 |
| Vikato minkštėjimo taškas | 147–150 °C | ISO 306 |
| Tankis | 1,20–1,22 g/cm³ | ISO 1183 |
| Formos susitraukimas | 0,5–0,8 % | ISO 294-4 |
| Šviesos pralaidumas | 88–90 % | ASTM D1003 |
| Vandens sugerimas (24 val.) | 0,15–0,35 % | ISO 62 |
PC susitraukia izotropiškai – vienodai visomis kryptimis. Tai leidžia lengviau pasiekti tikslius matmenis sudėtinguose surinkiniuose, palyginti su pusiau kristalinėmis medžiagomis, tokiomis kaip PP ar nailonas, kurių susitraukimas skiriasi tekėjimo ir skersine kryptimis.
Tipiniai taikymai
Šviesos technika ir optika: Automobiliniai priekinių žibintų lęšiai, šviesos laidai ir saugos skydeliai. PC gerai priima aukštos poliravimo apdailą, tinkamą išoriniams optiniams elementams, jei naudojama UV stabilizuota klasė – standartinės klasės gelsta per kelerius metus lauko sąlygomis.
Elektros korpusai: Maitinimo šaltinių korpusai ir jungiamuosiuose dėžutėse. Ugniai atsparios klasės (UL 94 V-0) yra standartinė specifikacija tinklo maitinimo prietaisams.
Medicinos įranga: Dializės įranga, chirurginės rankenos ir skysčių talpyklos. ISO 10993 suderinamos ir be BPA klasės yra prieinamos – klasės pasirinkimą ir sertifikacijos dokumentus reikia patvirtinti pasiūlymo stadijoje.
Pramoninė sauga: Veido skydeliai, mašinų apsaugos ir apsauginiai stiklai. Ten, kur stiklas dūžtų, PC deformuojasi arba sugeria energiją. Esant 1,2 g/cm³, jis sveria maždaug perpus mažiau nei stiklas.
Apdorojimo ir projektavimo aspektai
PC liejimas yra sudėtingesnis nei ABS liejimas. Jam reikalingos aukštos temperatūros, sausas cilindras ir šilta forma.
- Lydalo temperatūra (280–320 °C): Perkaitimas virš 340 °C sukelia pageltimą ir molekulinės masės sumažėjimą, abiem atvejais prarandamas smūgio atsparumas. Bendrosios paskirties klasės geriausiai veikia 290–300 °C.
- Formos temperatūra (80–120 °C): Šalta forma „užšaldo" įtempius. Detalės, išstumtos iš 40 °C formos, gali atrodyti gerai, bet lūžta lauke. Palaikykite formos temperatūrą aukštą.
- Drėgmės kontrolė: PC turi būti išdžiovintas iki mažiau nei 0,02 % drėgmės – paprastai 4–6 valandas 120 °C temperatūroje drėgmę šalinančiame džiovintuve, kurio rasos taškas yra −30 °C ar žemiau. Drėgmė lydalo masėje sukelia hidrolizę, kuri skaido polimero grandines ir daro gaminį trapu, nepaisant to, kaip gerai vyksta kitas procesas.
- Nuolydžio kampai: Bent 1° lygioms sienelėms. Faktūruotiems paviršiams reikia 2° ar daugiau, kad išstūmimo metu nebūtų brėžimo žymių.
- Lietimo angos projektavimas: Skaidrioms detalėms kaiščio arba ventiliatoriaus formos angos sumažina šlyties įtempius angos srityje ir apsaugo nuo debesyto „išlydžio", dažnai matomo šalia taškinių angų. Angos vieta peržiūrima DFM metu.
Medžiagų klasės
| Klasė / variantas | Modifikacija | Tipinis taikymas |
|---|---|---|
| Standartinis PC | Pagrindinis | Bendrieji korpusai, dangteliai |
| Didelio tekėjimo PC | Mažesnis klampumas | Plonasienė elektronika |
| Ugniai atsparus | UL 94 V-0 įvertinimas | Tinklo maitinimo prietaisai |
| UV stabilizuotas | Pridėti UV absorbentai | Lauko lęšiai, iškabos |
| PC + GF (10–30 %) | Stiklo pluoštu sustiprintas | Aukšto standžio konstrukcinės detalės |
| PC + ABS mišinys | Pagerintas apdorojamumas | Automobilio salono apdaila |
Stiklu pildytas PC žymiai padidina standį – lenkiamasis modulis gali siekti 8 000 MPa esant 30 % GF – tačiau medžiaga tampa nepermatoma ir pasižymi didesniu anizotropiniu susitraukimu.
Privalumai ir trūkumai
Kodėl rinktis PC:
- Aukštas smūgio atsparumas, išlaikomas iki −30 °C.
- Puikus skaidrumas ir šviesos pralaidumas optinėms detalėms.
- Matmenų stabilumas plačiame temperatūros diapazone.
- Prieinamas reguliuojamomis klasėmis (medicinos, UL 94, maisto saugos).
Į ką atkreipti dėmesį:
- Cheminis jautrumas: PC plyšta arba įtrūksta veikiant acetonui, daugeliui alkoholių ir kai kuriems pramoniniams tepams. Patikrinkite suderinamumą prieš nurodydami valymo ar surinkimo procesą.
- Kaina: Žymiai brangesnė nei ABS ar PP.
- Apdorojimo apkrova: Privalomas džiovinimas ir aukšta cilindro temperatūra didina ciklo energijos sąnaudas ir gamybos išlaidas.
- Jautrumas įpjovoms: Aštrus 90° vidinis kampas gali sumažinti smūgio atsparumą net 80 %. Mažiausiai 0,5 mm spindulys visose vidinėse briaunose yra privalomas.
PC ir alternatyvos
- PC prieš PMMA: Rinkitės PC, kai gaminys gali būti numestas ar patiriamas smūgio; rinkitės PMMA, kai svarbiau atsparumas įbrėžimams ir šiek tiek didesnis skaidrumas (92–93 % prieš 88–90 % pralaidumas).
- PC prieš ABS: PC – kai svarbu atsparumas karščiui ir smūgiams; ABS – ekonomiškiems, nepermatamiems korpusams, kai apdorojimas turi būti paprastesnis.
- PC prieš nailoną: PC išlaiko matmenų stabilumą nepaisant drėgmės; stiklu pildytas nailonas konkuruoja standžio požiūriu, tačiau sugeria drėgmę ir laikui bėgant keičia matmenis.
Tvarumas
PC turi 7 dervų kodą. Pramoninis perdirbimas yra įprastas nekritinėms, nepermatymoms taikymams. Po pramoninio naudojimo perdirbtos klasės yra prieinamos, tačiau paprastai ribotos neoptinėms ir nemediciminėms detalėms. Projektams su oficialiais aplinkosaugos tikslais – patvirtinkite prieinamumą ir dokumentaciją pasiūlymo stadijoje.
Nordmould vykdo užsakymus nuo 100 vienetų, o įrankių kaina prasideda nuo €3 000. Atsiųskite mums savo STEP failą nemokamam DFM peržiūrai – patikrinsime sienelių storius ir spindulius, kad patvirtintume, jog jūsų projektas yra optimizuotas polikarbonatui. Gauti pasiūlymą.