Formsprutning av polykarbonat (PC): Egenskaper & designguide
Polykarbonat (PC) är det självklara valet bland amorf teknisk termoplast när slagstyrkan inte får kompromissas. Materialet kombinerar närmast glasartad transparens med en skårad Izod-slagstyrka i intervallet 600–900 J/m och håller formen upp till cirka 125°C i kontinuerlig drift. Formsprutade PC-detaljer dyker upp i industrilampskärmar, skyddskåpor och medicintekniska höljen – ofta som ersättning för glas eller aluminium där vikt eller geometri utesluter dessa material.
Mekaniska och termiska egenskaper
Som amorf polymer saknar PC en distinkt smältpunkt – det mjuknar gradvis. Denna struktur ger låg, förutsägbar krympning och god dimensionsstabilitet, men gör PC känsligt för både fukt under bearbetning och lösningsmedel i drift.
| Egenskap | Typiskt värde | Teststandard |
|---|---|---|
| Draghållfasthet | 55–75 MPa | ISO 527 |
| Böjmodul | 2 300–2 500 MPa | ISO 178 |
| Izod-slagstyrka (skårad, 23°C) | 600–900 J/m | ISO 180 |
| Izod-slagstyrka (skårad, −30°C) | 500–800 J/m | ISO 180 |
| Värmedeflektionstemperatur (0,45 MPa) | 130–145°C | ISO 75 |
| Vicat-mjukningspunkt | 147–150°C | ISO 306 |
| Densitet | 1,20–1,22 g/cm³ | ISO 1183 |
| Formkrympning | 0,5–0,8% | ISO 294-4 |
| Ljustransmittans | 88–90% | ASTM D1003 |
| Vattenabsorption (24 h) | 0,15–0,35% | ISO 62 |
PC krymper isotropt – lika mycket i alla riktningar. Det gör det enklare att hålla tighta toleranser i komplexa sammansättningar jämfört med semikristallina material som PP eller Nylon, där krympningen skiljer sig i flödesriktning respektive tvärs mot flödet.
Vanliga användningsområden
Belysning och optik: Strålkastarlinser, ljusrörsledare och skyddsvisir. PC tar en högpolerad finish tillräckligt väl för yttre optiska komponenter, förutsatt att kvaliteten är UV-stabiliserad – standardkvaliteter gulnar inom några år utomhus.
Elektriska kapslar: Nätaggregathöljen och kopplingsdosor. Flamskyddade kvaliteter (UL 94 V-0) är standardspecifikation för nätanslutna enheter.
Medicinteknisk utrustning: Dialysapparatur, kirurgiska handtag och vätskecontainrar. ISO 10993-kompatibla och BPA-fria kvaliteter finns tillgängliga – kvalitetsval och certifieringsdokumentation ska bekräftas vid offertstadiet.
Industriell säkerhet: Ansiktsskydd, maskinguardar och skyddsglasning. Där glas splittrar, deformerar eller absorberar PC energin. Vid 1,2 g/cm³ väger det ungefär hälften så mycket som glas.
Bearbetning och designöverväganden
Att formspruta PC är mer krävande än att formspruta ABS. Materialet kräver höga temperaturer, torr cylinder och varm form.
- Smälttemperatur (280–320°C): Överhettning över 340°C orsakar gulning och förlust av molekylvikt, vilket förstör slagstyrkan. Standardkvaliteter körs bäst vid 290–300°C.
- Formtemperatur (80–120°C): En kall form fryser in spänningar. Detaljer som matas ut från en 40°C-form kan se felfria ut men spricka i fält. Håll formtemperaturen uppe.
- Fuktkontroll: PC måste torkas till under 0,02% fuktinnehåll – normalt 4–6 timmar vid 120°C i avfuktande tork med daggpunkt vid eller under −30°C. Vatten i smältan utlöser hydrolys som bryter polymerkedjor och gör detaljen spröd oavsett hur bra resten av processen fungerar.
- Formvinklar: Sikta på minst 1° på släta väggar. Kraftig textur kräver 2° eller mer för att undvika dragmärken vid utmatning.
- Angjutningsdesign: För transparenta detaljer minskar tab- eller fangjutangar skjuvspänningarna vid inloppet och förhindrar den grumliga "blush" som ofta uppstår nära punktgjutangar. Angjutningspositionen granskas under DFM.
Materialkvaliteter
| Kvalitet / Variant | Modifiering | Typisk användning |
|---|---|---|
| Standard-PC | Basversion | Allmänna höljen och kåpor |
| Högflödande PC | Lägre viskositet | Tunnväggig elektronik |
| Flamskyddad | UL 94 V-0-klassad | Nätanslutna enheter |
| UV-stabiliserad | UV-absorberare tillagda | Utomhuslinser, skyltar |
| PC + GF (10–30%) | Glasfiberförstärkt | Styvhetskrävande strukturdelar |
| PC + ABS-blandning | Förbättrad bearbetbarhet | Bilinteriördetaljer |
Glasfyllt PC ökar styvheten avsevärt – böjmodulen kan nå 8 000 MPa vid 30% GF – men materialet blir ogenomskinligt och uppvisar mer anisotrop krympning.
Fördelar och avvägningar
Varför välja PC:
- Hög slagstyrka som håller ned till −30°C.
- Utmärkt klarhet och ljustransmittans för optiska detaljer.
- Dimensionsstabil över ett brett temperaturintervall.
- Tillgänglig i reglerade kvaliteter (medicinsk, UL 94, livsmedelsgodkänd).
Vad du bör ha koll på:
- Kemisk känslighet: PC spricker eller krakelerar vid kontakt med aceton, många alkoholer och vissa industrifetter. Kontrollera kompatibiliteten innan du specificerar en rengörings- eller monteringsprocess.
- Kostnad: Märkbart dyrare än ABS eller PP.
- Bearbetningskrav: Obligatorisk torkning och höga cylindertemperaturer ökar cyklenergikostnaden.
- Skårkänslighet: Ett skarpt 90° inre hörn kan minska slagstyrkan med upp till 80%. Radier om minst 0,5 mm på alla inre kanter är icke förhandlingsbara.
PC mot alternativ
- PC mot PMMA: Välj PC där detaljen kan tappas eller utsättas för slag; välj PMMA där repbeständighet och marginellt bättre klarhet (92–93% mot 88–90% transmittans) väger tyngre än slagseghet.
- PC mot ABS: PC för värmebeständighet och slagstyrka; ABS för kostnadseffektiva ogenomskinliga höljen med enklare bearbetning.
- PC mot Nylon: PC förblir dimensionsstabilt oavsett luftfuktighet; glasfyllt Nylon matchar det på styvhet men absorberar fukt och ändrar mått med tiden.
Hållbarhet
PC har hartsidentifieringskod 7. Industriell återmaltning är vanlig för icke-kritiska, ogenomskinliga tillämpningar. Post-industriella återvunna kvaliteter finns tillgängliga men begränsas i allmänhet till icke-optiska och icke-medicinska detaljer. För projekt med formella miljömål, bekräfta tillgänglighet och dokumentation vid offertstadiet.
Nordmould levererar från 100 detaljer med formverktyg från €3 000. Skicka din STEP-fil för en kostnadsfri DFM-analys – vi kontrollerar väggtjocklekar och radier och bekräftar att din design är optimerad för polykarbonat. Begär offert.