Polykarbonat (PC) sprøytestøping: Egenskaper og designveiledning
Polykarbonat (PC) er standardvalget blant amorfe tekniske termoplaster når støtmotstand ikke kan kompromitteres. Det kombinerer nærglass-gjennomsiktighet med en hakket Izod-støtstyrke typisk i området 600–900 J/m, og holder formen opp til rundt 125 °C kontinuerlig drift. Materialet dukker opp i industrielle lysdeksler, vernehus og medisinske utstyrskapsler — ofte i stedet for glass eller aluminium der vekt eller geometri utelukker disse alternativene.
Mekaniske og termiske egenskaper
Som en amorf polymer har PC intet skarpt smeltepunkt — det mykner over et område. Den strukturen gir det lavt, forutsigbart svinn og god dimensjonsstabilitet, men gjør det også sensitivt for både fuktighet under prosessering og løsemidler i drift.
| Egenskap | Typisk verdi | Teststandard |
|---|---|---|
| Strekkstyrke | 55–75 MPa | ISO 527 |
| Bøyemodulus | 2 300–2 500 MPa | ISO 178 |
| Izod-støt (hakket, 23 °C) | 600–900 J/m | ISO 180 |
| Izod-støt (hakket, −30 °C) | 500–800 J/m | ISO 180 |
| Varmedefleksjonstemperatur (0,45 MPa) | 130–145 °C | ISO 75 |
| Vicat-mykningspunkt | 147–150 °C | ISO 306 |
| Densitet | 1,20–1,22 g/cm³ | ISO 1183 |
| Formsvinn | 0,5–0,8 % | ISO 294-4 |
| Lysgjennomgang | 88–90 % | ASTM D1003 |
| Vannopptak (24 t) | 0,15–0,35 % | ISO 62 |
PC krymper isotropt — likt i alle retninger. Det gjør det enklere å treffe tette toleranser i komplekse sammenstillinger sammenlignet med halvkrystallinske materialer som PP eller nylon, der strømningsretning og tverrstrømssvinn er forskjellige.
Vanlige anvendelser
Belysning og optikk: Automotive frontlyktlinser, lyspiper og verneskjermer. PC tar høypolert finish godt nok for utvendige optiske komponenter, forutsatt at varianten er UV-stabilisert — standardvarianter vil gulne innen noen år utendørs.
Elektriske kapsler: Strømforsyningshus og koplingsbokser. Flammehemmende varianter (UL 94 V-0) er standardspesifikasjonen for nettspenningsdrevne enheter.
Medisinsk utstyr: Dialyseutstyr, kirurgiske håndtak og væskebeholdere. ISO 10993-kompatible og BPA-frie varianter er tilgjengelige — variantvalg og sertifiseringsdokumentasjon bør bekreftes i tilbudsfasen.
Industriell sikkerhet: Ansiktsvisirer, maskinvakter og verneglass. Der glass ville knuses, deformerer eller absorberer PC energien. Med 1,2 g/cm³ veier det omtrent halvparten av glass.
Prosessering og designhensyn
Å støpe PC er mer krevende enn å støpe ABS. Det trenger høye temperaturer, en tørr sylinder og en varm form.
- Smeltetemperatur (280–320 °C): Overoppheting over 340 °C forårsaker gulning og molekylvekttap, begge destruktive for støtmotstand. Allround-varianter kjører best ved 290–300 °C.
- Formtemperatur (80–120 °C): En kald form fryser spenning inn. Deler utstøtt fra en 40 °C form kan se fine ut men sprekker i felt. Hold formtemperaturene oppe.
- Fukthetskontroll: PC må tørkes til under 0,02 % fuktighetsinnhold — typisk 4–6 timer ved 120 °C i en avfuktende tørker med et duggpunkt ved eller under −30 °C. Vann i smelten utløser hydrolyse, som bryter polymerkjeder og gjør delen sprø uavhengig av hvor godt resten av prosessen kjører.
- Trekkvinkler: Sikt mot minst 1° på glatte vegger. Tung tekstur trenger 2° eller mer for å unngå drapmerker ved utstøtning.
- Portdesign: For transparente deler reduserer tapp- eller vifteporter skjærspenning ved inngang og forhindrer den disige "blussen" ofte sett nær punktporter. Portplassering gjennomgås under DFM.
Materialkvaliteter
| Variant | Modifikasjon | Typisk bruk |
|---|---|---|
| Standard PC | Grunnlinje | Generelle hus, deksler |
| Høy-flyt PC | Lavere viskositet | Tynnveggede elektronikk |
| Flammehemmende | UL 94 V-0-vurdert | Nettspenningsdrevne enheter |
| UV-stabilisert | UV-absorbenter tilsatt | Utendørs linser, skilting |
| PC + GF (10–30 %) | Glassarmert | Høy-stivhet strukturdeler |
| PC + ABS-blanding | Forbedret prosesserbarhet | Automotive interiørtrim |
Glassforsterket PC øker stivheten vesentlig — bøyemodulus kan nå 8 000 MPa ved 30 % GF — men materialet blir ugjennomsiktig og viser mer anisotropt svinn.
Fordeler og avveininger
Hvorfor velge PC:
- Høy støtstyrke som holder ned til −30 °C.
- Utmerket klarhet og lysgjennomgang for optiske deler.
- Dimensjonsstabilt over et bredt temperaturområde.
- Tilgjengelig i regulerte varianter (medisinsk, UL 94, matsikker).
Hva du bør passe på:
- Kjemisk sensitivitet: PC krakelerer eller sprekker ved kontakt med aceton, mange alkoholer og noen industrielle smøremidler. Sjekk kompatibilitet før rengjørings- eller monteringsprosess spesifiseres.
- Kostnad: Merkbart dyrere enn ABS eller PP.
- Prosesseringsoverhead: Obligatorisk tørking og høye sylindertemperaturer øker syklusenergi og produksjonskostnad.
- Hakksensitivitet: Et skarpt 90° innvendig hjørne kan redusere støtstyrken med opptil 80 %. Radier på minimum 0,5 mm på alle innvendige kanter er ikke-forhandlingsbare.
PC vs. alternativer
- PC vs. PMMA: Bruk PC der delen kan bli droppet eller slått; bruk PMMA der ripebestandighet og marginale klarhetsforbedringer (92–93 % mot 88–90 % transmisjon) veier tyngre enn støtseighet.
- PC vs. ABS: PC for varmebestandighet og støt; ABS for kostnadseffektive ugjennomsiktige hus med enklere prosessering.
- PC vs. nylon: PC forblir dimensjonsstabilt uavhengig av luftfuktighet; glassforsterket nylon rivaliserer det på stivhet men absorberer fuktighet og endrer dimensjon over tid.
Bærekraft
PC har harpiksidentifiseringskode 7. Industrielt rav er vanlig for ikke-kritiske, ugjennomsiktige anvendelser. Post-industrielle resirkulerte varianter er tilgjengelige men er vanligvis begrenset til ikke-optiske, ikke-medisinske deler. For prosjekter med formelle miljømål, bekreft tilgjengelighet og dokumentasjon i tilbudsfasen.
Nordmould leverer ordrer fra 100 stykk med verktøy fra €3 000. Send STEP-filen din for en gratis DFM-gjennomgang — vi sjekker veggtykkelser og radier for å bekrefte at ditt design er optimalisert for polykarbonat.