Polikarbonāta (PC) plastmasas liešana: īpašības un dizaina rokasgrāmata
Polikarbonāts (PC) ir galvenais amorfais konstruktīvais termoplasts gadījumos, kad triecienizturību nedrīkst kompromitēt. Tas apvieno gandrīz stikla caurspīdīgumu ar iecirtuma Izoda triecienizturību, kas parasti ir 600–900 J/m, un saglabā savu formu līdz aptuveni 125°C ilgstošās darbības apstākļos. Materiāls tiek izmantots rūpnieciskos gaismas vāciņos, aizsargkorpusos un medicīnisko ierīču korpusos — bieži vien aizstājot stiklu vai alumīniju tur, kur svars vai ģeometrija izslēdz šīs iespējas.
Mehāniskās un termiskās īpašības
Kā amorfam polimēram PC nav asas kušanas temperatūras — tas mīkstina temperatūras diapazonā. Šī struktūra nodrošina zemu, paredzamu sarukumu un labu dimensiju stabilitāti, taču arī padara PC jutīgu pret mitrumu apstrādes laikā un šķīdinātājiem ekspluatācijā.
| Īpašība | Tipiskā vērtība | Testu standarts |
|---|---|---|
| Vilkšanas izturība | 55–75 MPa | ISO 527 |
| Lieces modulis | 2 300–2 500 MPa | ISO 178 |
| Izoda triecienizturība (ar iecirtumu, 23°C) | 600–900 J/m | ISO 180 |
| Izoda triecienizturība (ar iecirtumu, −30°C) | 500–800 J/m | ISO 180 |
| Karstuma deformācijas temperatūra (0,45 MPa) | 130–145°C | ISO 75 |
| Vicat mīkstināšanas punkts | 147–150°C | ISO 306 |
| Blīvums | 1,20–1,22 g/cm³ | ISO 1183 |
| Presformas sarukums | 0,5–0,8% | ISO 294-4 |
| Gaismas caurlaidība | 88–90% | ASTM D1003 |
| Ūdens uzsūkšanās (24 h) | 0,15–0,35% | ISO 62 |
PC sarūk izotropiski — vienādi visās virzienās. Tas atvieglo stingru toleranču sasniegšanu sarežģītos mezglos salīdzinājumā ar daļēji kristāliskiem materiāliem, piemēram, PP vai neilonu, kur sarukums plūsmas virzienā un šķērsvirzienā atšķiras.
Tipiskie pielietojumi
Apgaismojums un optika: Automobiļu priekšējo lukturu lēcas, gaismas cauruļveida elementi un aizsargvizieri. PC labi pieņem augstu pulējumu ārējiem optiskajiem komponentiem, ar nosacījumu, ka marku stabilizē UV absorbētāji — standarta markas ārā dzeltēs dažu gadu laikā.
Elektriskie korpusi: Barošanas avotu korpusi un sadales kastes. Ugunsizturīgas markas (UL 94 V-0) ir standarta specifikācija ierīcēm ar tīkla strāvas pieslēgumu.
Medicīniskais aprīkojums: Dialīzes iekārtas, ķirurģiskie rokturi un šķidruma konteineri. Pieejamas ISO 10993 saderīgas un bez BPA markas — markas izvēle un sertifikācijas dokumentācija jāapstiprina piedāvājuma posmā.
Rūpnieciskā drošība: Sejas aizsargi, mašīnu aizsargierīces un aizsargstiklojums. Tur, kur stikls druptu, PC deformējas vai absorbē enerģiju. Ar 1,2 g/cm³ tas sver aptuveni uz pusi mazāk par stiklu.
Apstrādes un dizaina apsvērumi
PC liešana ir prasīgāka nekā ABS liešana. Materiālam nepieciešamas augstas temperatūras, sauss cilindrs un silts presforms.
- Kausējuma temperatūra (280–320°C): Pārkarsēšana virs 340°C izraisa dzeltēšanu un molekulārās masas samazināšanos, kas abas iznīcina triecienizturību. Vispārējas nozīmes markas labāk darbojas 290–300°C.
- Presformas temperatūra (80–120°C): Auksts presforms iesaldē spriegumu. Detaļas, kas iznestas no 40°C presformas, var izskatīties normālas, bet plaisā ekspluatācijā. Saglabājiet presformas temperatūru augstu.
- Mitruma kontrole: PC jāžāvē līdz mazāk par 0,02% mitruma saturu — parasti 4–6 stundas 120°C temperatūrā mitrinājumu samazinošā žāvētājā ar rasas punktu ne augstāk par −30°C. Mitrums kausējumā izraisa hidrolīzi, kas lauž polimēra ķēdes un padara detaļu trauslu neatkarīgi no tā, cik labi process darbojas citādi.
- Izveides leņķi: Vismaz 1° gludām sienām. Dziļa tekstūra prasa 2° vai vairāk, lai izvairītos no vilkuma zīmēm izņemšanas laikā.
- Ieplūdes atveres dizains: Caurspīdīgām detaļām cilnes vai ventilācijas ieplūdes samazina bīdes spriegumu ieejas punktā un novērš mākoņaino "blush" efektu, kas bieži vērojams ap adatu ieplūdēm. Ieplūdes atveres izvietojums tiek pārskatīts DFM analīzes laikā.
Materiāla markas
| Marka / Variants | Modifikācija | Tipiskais pielietojums |
|---|---|---|
| Standarta PC | Pamata | Vispārēji korpusi, vāciņi |
| Augsta plūduma PC | Zemāka viskozitāte | Plānsienaina elektronika |
| Ugunsizturīgs | UL 94 V-0 klasifikācija | Ierīces ar tīkla strāvu |
| UV stabilizēts | Pievienoti UV absorbētāji | Āra lēcas, izkārtnes |
| PC + GF (10–30%) | Stikla šķiedra pastiprināts | Augsta stinguma konstrukcijas detaļas |
| PC + ABS sakausējums | Uzlabota apstrādājamība | Automobiļa salona apdare |
Stikla šķiedra pildīts PC ievērojami palielina stingumu — lieces modulis var sasniegt 8 000 MPa pie 30% GF — bet materiāls kļūst necaurspīdīgs un uzrāda lielāku anizotropisku sarukumu.
Priekšrocības un trūkumi
Kāpēc izvēlēties PC:
- Augsta triecienizturība, kas saglabājas līdz −30°C.
- Izcila caurspīdīgums un gaismas caurlaidība optiskajām detaļām.
- Dimensionāli stabils plašā temperatūras diapazonā.
- Pieejamas reglamentētas markas (medicīniskai, UL 94, saskares ar pārtiku lietošanai).
Uz ko jāpievērš uzmanība:
- Ķīmiskā jutība: PC ircina vai plaisā saskaroties ar acetonu, daudziem spirtiem un dažām rūpnieciskajām eļļošanas vielām. Pirms tīrīšanas vai montāžas procesa specifikācijas pārbaudiet saderību.
- Izmaksas: Ievērojami dārgāks nekā ABS vai PP.
- Apstrādes pieskaitāmās izmaksas: Obligātā žāvēšana un augstas cilindra temperatūras palielina cikla enerģiju un ražošanas izmaksas.
- Jutīgums pret iecirtumiem: Ass 90° iekšējais stūris var samazināt triecienizturību par līdz 80%. Rādiusi vismaz 0,5 mm visās iekšējās malās ir obligāti.
PC salīdzinājums ar alternatīvām
- PC pret PMMA: Izmantojiet PC, ja detaļu var nomest vai tai var trāpīt; izmantojiet PMMA, ja svarīgāka ir skrāpējumizturība un nedaudz labāka caurspīdīgums (92–93% pret 88–90% caurlaidību).
- PC pret ABS: PC triecienizturībai un karstumizturībai; ABS izmaksu efektīviem necaurspīdīgiem korpusiem ar vienkāršāku apstrādi.
- PC pret neilonu: PC saglabā dimensiju stabilitāti neatkarīgi no mitruma; stikla šķiedra pildīts neilons var konkurēt stingumā, bet absorbē mitrumu un laika gaitā maina dimensijas.
Ilgtspēja
PC nes sveķu kodu 7. Rūpnieciskā atkārtotā izmantošana ir izplatīta nekritiskiem, necaurspīdīgiem pielietojumiem. Pēcražošanas pārstrādātās markas ir pieejamas, bet parasti ir ierobežotas ar neoptiskām, nemedicīniskām detaļām. Projektiem ar formāliem vides mērķiem apstipriniet pieejamību un dokumentāciju piedāvājuma posmā.
Nordmould pieņem pasūtījumus no 100 detaļām ar presformu izgatavošanu no €3 000. Nosūtiet mums savu STEP failu bezmaksas DFM analīzei — mēs pārbaudīsim sienu biezumus un rādiusus, lai apstiprinātu, ka jūsu dizains ir optimizēts polikarbonāta liešanai. Pieprasīt piedāvājumu