Polycarbonaat (PC) in de praktijk: wat bepaalt de duurzaamheid van een transparante plaat of component?

Een transparante dakplaat, een machineafscherming en een vizier kunnen er vergelijkbaar uitzien, maar de materiaaleisen zijn zeer verschillend. De letters PC in een specificatie zijn niet voldoende om het juiste polycarbonaat voor een toepassing te selecteren.

Polycarbonaat is een van de belangrijkste transparante technische thermoplasten. Het combineert hoge slagvastheid, goede stijfheid en zeer goede lichttransmissie. Daarom wordt het toegepast in de bouw, beschermkappen, automobieltoepassingen, elektrische en elektronische onderdelen, verlichting en vele technische componenten.

Selectie begint bij de gebruiksomstandigheden

Bij dakbedekking moet de ontwerper rekening houden met belasting, plaatgeometrie, ondersteuning, thermische uitzetting en jarenlange UV-blootstelling. Een machineafscherming stelt extra eisen aan slagvastheid, optische kwaliteit, bevestiging en contact met reinigingsmiddelen. Een spuitgegoten onderdeel introduceert bovendien geometrie, wanddikte, restspanning en verwerkingsgeschiedenis.

Dit is de reden waarom twee producten die beide als PC worden aangeduid, zich in de praktijk verschillend kunnen gedragen. Molecuulgewicht, vloei-eigenschappen, additievenpakket, UV-stabilisatie, kleur, verwerkingshulpmiddelen, hydrolysebestendigheid en oppervlakte-eisen kunnen allemaal verschillen. Materiaalkeuze dient daarom te gebeuren op basis van gegevens van het daadwerkelijke commerciële type en niet op basis van generieke waarden voor de gehele polycarbonaatfamilie.

Transparantie is geen toeval

Conventioneel bisfenol-A-polycarbonaat is amorf. De macromoleculen vormen geen uitgebreide geordende kristallijne gebieden die zichtbaar licht sterk zouden verstrooien. Helder PC kan daarom een zeer hoge lichttransmissie bieden.

Voor geselecteerde heldere Makrolon-types rapporteert Covestro ongeveer 89% lichttransmissie bij 1-2 mm, 88% bij 3 mm en 87% bij 4 mm. Deze waarden mogen niet als universele waarden voor elke PC worden beschouwd. De transmissie is afhankelijk van type, dikte, kleur, additieven, oppervlaktekwaliteit en verwerkingsgeschiedenis.

Hoge slagvastheid lost niet elk probleem op

Een van de bekendste voordelen van PC is de hoge slagvastheid. Slagvastheid mag echter niet worden verward met krasbestendigheid. Polycarbonaatoppervlakken krassen gemakkelijker dan glas. Toepassingen die gedurende lange gebruiksperioden optische kwaliteit moeten behouden, kunnen daarom gebruikmaken van hardcoatingsystemen of andere beschermende oppervlaktetechnologieën.

Chemische compatibiliteit is een afzonderlijk vraagstuk. Bepaalde oplosmiddelen, brandstoffen, reinigingsmiddelen en andere stoffen kunnen spanningscorrosie veroorzaken. Het risico neemt toe wanneer een component restspanning bevat door spuitgieten, extrusie, buigen, bewerken of assemblage. Een reinigingsmiddel dat geschikt is voor glas is niet automatisch geschikt voor een PC-machineafscherming.

UV en buitentoepassingen

UV-straling kan vergeling, verhoogde waas, oppervlakteveranderingen en verlies van mechanische eigenschappen veroorzaken bij niet-beschermd PC. Producten die bedoeld zijn voor buitengebruik zijn daarom afhankelijk van geschikte stabilisatie, co-geëxtrudeerde beschermlagen of coatings met UV-absorbers. Dit is een extra reden waarom een transparante PC-plaat niet automatisch gespecificeerd mag worden voor langdurig buitengebruik.

Drogen is onderdeel van het proces, geen optionele extra

PC is hygroscopisch, wat betekent dat het vocht uit de omgeving opneemt. De korrels moeten daarom correct worden gedroogd vóór de verwerking. Als er te veel vocht aanwezig is, kunnen hoge verwerkingstemperaturen hydrolyse veroorzaken en bindingen in de polymeerketens verbreken. De ketens worden korter, het molecuulgewicht daalt en het materiaal kan een deel van zijn mechanische eigenschappen verliezen, waaronder slagvastheid. Voor veel Makrolon-kwaliteiten specificeert Covestro een maximaal vochtgehalte van 0,02%, maar de droogvereisten moeten altijd voor de specifieke PC-kwaliteit worden gecontroleerd.

Hygroscopisch betekent niet dat een afgewerkte PC-plaat water opneemt als een spons. Bij de verwerking is het belangrijkste probleem het vocht dat door het materiaal wordt opgenomen, met name door de korrels, en de noodzaak om dit te verwijderen vóór het smelten.

Wat betekent BPA-PC?

Het meest voorkomende industriële polycarbonaat is gebaseerd op bisfenol A. De repeterende eenheid kan worden weergegeven als [–O–C₆H₄–C(CH₃)₂–C₆H₄–O–C(=O)–]ₙ, wat overeenkomt met de empirische formule van de repeterende eenheid (C₁₆H₁₄O₃)ₙ. De karakteristieke –O–C(=O)–O– binding is de carbonaatgroep waaraan deze polymeerfamilie haar naam ontleent.

Voor verwerkers is de praktische conclusie belangrijker dan het onthouden van de formule: de uiteindelijke prestaties van het component zijn het resultaat van polymeerchemie, de gekozen commerciële kwaliteit, grondstofvoorbereiding, verwerkingscondities, componentontwerp en de gebruiksomgeving.

Als je je kennis van kunststofmaterialen, verwerking en recyclingtechnologieën wilt verdiepen, bezoek dan de Rolbatch Academie (Rolbatch Academy). Cursussen zijn beschikbaar in het Pools, Duits, Engels, Italiaans en Spaans, met extra taalversies die voor klanten worden voorbereid. Bel of schrijf ons.