Polykarbonat (PC) i praktiken: vad avgör hållbarheten hos en transparent skiva eller komponent?
En transparent takskiva, ett maskinskydd och ett visir kan se likadana ut, men materialkraven är mycket olika. Bokstäverna PC i en specifikation räcker inte för att välja rätt polykarbonat för en applikation.
Polykarbonat är en av de viktigaste transparenta konstruktionsplasterna. Den kombinerar hög slaghållfasthet, god styvhet och mycket god ljustransmission. Därför används den inom byggnation, skyddsanordningar, fordonsapplikationer, elektriska och elektroniska komponenter, belysning och många tekniska delar.
Urvalet börjar med driftförhållanden
Vid takkonstruktion måste konstruktören ta hänsyn till belastning, skivgeometri, stöd, termisk expansion och år av UV-exponering. Ett maskinskydd ställer krav på slaghållfasthet, optisk kvalitet, infästning och kontakt med rengöringsmedel. En formsprutad komponent introducerar dessutom geometri, godstjocklek, restspänningar och bearbetningshistorik.
Det är därför två produkter som båda beskrivs som PC kan uppföra sig olika i drift. Molekylvikt, flödesbeteende, tillsatspaket, UV-stabilisering, färg, bearbetningshjälpmedel, hydrolysresistens och ytkrav kan alla skilja sig åt. Materialvalet bör därför baseras på data för den faktiska kommersiella kvaliteten och inte på generella värden för hela polykarbonatfamiljen.
Transparens är ingen slump
Konventionell bisfenol-A-polykarbonat är amorf. Dess makromolekyler bildar inte omfattande ordnade kristallina områden som skulle sprida synligt ljus kraftigt. Klar PC kan därför ge mycket hög ljustransmission.
För utvalda klara Makrolon-kvaliteter rapporterar Covestro cirka 89 % ljustransmission vid 1–2 mm, 88 % vid 3 mm och 87 % vid 4 mm. Dessa siffror ska inte betraktas som universella värden för all PC. Transmissionen beror på kvalitet, tjocklek, färg, tillsatser, ytans kvalitet och bearbetningshistorik.
Hög slaghållfasthet löser inte alla problem
En av de mest välkända fördelarna med PC är dess höga slaghållfasthet. Slaghållfasthet ska dock inte förväxlas med reptålighet. Polykarbonatytor repas lättare än glas. Applikationer som måste bibehålla optisk kvalitet under långa driftperioder kan därför använda hårdbelagda system eller andra skyddande ytteknologier.
Kemisk kompatibilitet är en separat fråga. Vissa lösningsmedel, bränslen, rengöringsmedel och andra ämnen kan initiera miljöspänningssprickor. Risken ökar när en komponent innehåller restspänningar från formsprutning, extrudering, bockning, bearbetning eller montering. Ett rengöringsmedel som är lämpligt för glas är inte automatiskt lämpligt för ett PC-maskinskydd.
UV och utomhusapplikationer
UV-strålning kan orsaka gulning, ökad disighet, ytförändringar och förlust av mekaniska egenskaper hos oskyddad PC. Produkter avsedda för utomhusbruk är därför beroende av lämplig stabilisering, samextruderade skyddsskikt eller beläggningar med UV-absorbenter. Detta är ytterligare en anledning till att en transparent PC-skiva inte automatiskt bör specificeras för långvarig utomhusanvändning.
Torkning är en del av processen, inte ett valfritt tillägg
PC är hygroskopiskt, vilket innebär att det absorberar fukt från omgivningen. Granulatet måste därför torkas korrekt före bearbetning. Om för mycket fukt finns närvarande kan höga bearbetningstemperaturer orsaka hydrolys och bryta bindningar i polymerkedjorna. Kedjorna blir kortare, molekylvikten sjunker och materialet kan förlora en del av sin mekaniska prestanda, inklusive slaghållfasthet. För många Makrolon-kvaliteter anger Covestro en maximal fukthalt på 0,02 %, men torkningskraven måste alltid kontrolleras för den specifika PC-kvaliteten.
Hygroskopisk betyder inte att en färdig PC-skiva absorberar vatten som en svamp. Vid bearbetning är huvudproblemet fukt som absorberas av materialet, särskilt granulatet, och behovet av att avlägsna den innan smältning.
Vad betyder BPA-PC?
Den vanligaste industriella polykarbonaten är baserad på bisfenol A. Dess repeterande enhet kan representeras som [–O–C₆H₄–C(CH₃)₂–C₆H₄–O–C(=O)–]ₙ, vilket motsvarar den empiriska repeterande enhetsformeln (C₁₆H₁₄O₃)ₙ. Den karakteristiska –O–C(=O)–O–-bindningen är karbonatgruppen från vilken denna polymerfamilj fått sitt namn.
För bearbetare är den praktiska slutsatsen viktigare än att memorera formeln: slutlig komponentprestanda beror på polymerkemin, vald kommersiell kvalitet, råmaterialberedning, bearbetningsförhållanden, komponentdesign och driftmiljö.
Om du vill fördjupa dina kunskaper om plastmaterial, bearbetnings- och återvinningsteknologier, besök Rolbatch Akademi (Rolbatch Academy). Kurser finns tillgängliga på polska, tyska, engelska, italienska och spanska, med ytterligare språkversioner förberedda för kunder. Ring eller skriv till oss.