Cos’è il PC e a cosa serve?

La plastica in policarbonato (PC) è un termoplastico amorfo naturalmente trasparente. Sebbene siano disponibili in commercio in una varietà di colori (forse traslucidi e forse no), la materia prima consente la trasmissione interna della luce quasi nella stessa capacità del vetro. I polimeri in policarbonato sono utilizzati per produrre una varietà di materiali e sono particolarmente utili quando la resistenza agli urti e / o la trasparenza sono un requisito del prodotto (ad es. in vetro antiproiettile). Il PC è comunemente usato per le lenti di plastica in occhiali, in dispositivi medici, componenti automobilistici, equipaggiamento protettivo, serre, dischi digitali (CD, DVD e Blu-ray) e apparecchi di illuminazione esterni. Il policarbonato inoltre ha resistenza al calore molto buona e può combinarsi con i materiali ignifugi senza degradazione materiale significativa. Le plastiche in policarbonato sono tecnopolimeri in quanto vengono tipicamente utilizzate per materiali più capaci e robusti, ad esempio in superfici “simili a vetro” resistenti agli urti.

Il seguente diagramma mostra la resistenza all’impatto relativa del policarbonato rispetto alla resistenza all’impatto di altre materie plastiche comunemente usate come ABS, polistirene (PS) o nylon.

Immagine da ptsllc.com

Un’altra caratteristica del policarbonato è che è molto flessibile. In genere può essere formato a temperatura ambiente senza fessurazioni o rotture, simile alla lamiera di alluminio. Sebbene la deformazione possa essere più semplice con l’applicazione del calore, anche piccole curve angolari sono possibili senza di essa. Questa caratteristica rende il materiale in policarbonato particolarmente utile nelle applicazioni di prototipazione in cui la lamiera non ha vitalità (ad esempio quando è richiesta trasparenza o quando è richiesto un materiale non conduttivo con buone proprietà di isolamento elettrico).

Quali sono le caratteristiche del policarbonato?

Ora che sappiamo a cosa serve, esaminiamo alcune delle proprietà chiave del policarbonato. PC è classificato come un” termoplastico “(al contrario di” thermoset”), e il nome ha a che fare con il modo in cui la plastica risponde al calore. I materiali termoplastici diventano liquidi al loro punto di fusione (155 gradi Celsius nel caso del policarbonato). Un importante attributo utile sui termoplastici è che possono essere riscaldati al loro punto di fusione, raffreddati e riscaldati nuovamente senza degradazione significativa. Invece di bruciare, i termoplastici come il policarbonato si liquefanno, il che consente loro di essere facilmente stampati ad iniezione e quindi successivamente riciclati.

Al contrario, la plastica termoindurente può essere riscaldata solo una volta (tipicamente durante il processo di stampaggio a iniezione). Il primo riscaldamento causa l’impostazione di materiali termoindurenti (simile a una resina epossidica a 2 parti) con conseguente cambiamento chimico che non può essere invertito. Se provassi a riscaldare una plastica termoindurente ad una temperatura elevata una seconda volta, brucerebbe semplicemente. Questa caratteristica rende i materiali termoindurenti poveri candidati al riciclaggio.

Anche il policarbonato è un materiale amorfo, il che significa che non presenta le caratteristiche ordinate dei solidi cristallini. Le plastiche tipicamente amorfe mostrano una tendenza ad ammorbidirsi gradualmente (cioè hanno una gamma più ampia tra la loro temperatura di transizione vetrosa e il loro punto di fusione) piuttosto che esibire una transizione netta da solido a liquido come nel caso dei polimeri cristallini.Infine, il policarbonato è un copolimero in quanto è composto da diversi tipi di monomeri in combinazione tra loro.

Perché il policarbonato viene usato così spesso?

Il policarbonato è una plastica incredibilmente utile per applicazioni che richiedono trasparenza ed elevata resistenza agli urti. È un’alternativa più leggera al vetro e un filtro UV naturale, quindi è spesso usato negli occhiali. In Creative Mechanisms, abbiamo utilizzato il policarbonato in una serie di applicazioni in una vasta gamma di settori. Alcuni esempi includono quanto segue:

• cancella windows su prototipi di modelli

• colore scuro traslucido prototipi

• chiara tubi per le attrezzature sportive, prototipi

• diffusori e tubi di luce per Led

• cancella stampi per l’uretano e silicone casting

• i modelli stampati in 3D per le alte applicazioni di calore se l’ABS non è un’opzione

• macchine guardie

Abbiamo visto scuro PC utilizzati per le finalità di ridurre il riverbero (per esempio per coprire i cartelli luminosi in autostrada). Le aziende che producono questo tipo di prodotto spesso mettono il policarbonato colorato sulla parte anteriore dei loro segni sia per proteggere i LED che per ridurre l’abbagliamento.

Quali sono i diversi tipi di policarbonato?

Secondo i materiali AZO, il policarbonato è stato sviluppato contemporaneamente nel 20 ° secolo da GE negli Stati Uniti e Bayer in Germania. Nell’era moderna è prodotto da un gran numero di aziende, ciascuna tipicamente con il proprio processo di produzione e formula unica. I nomi commerciali includono varianti ben note (o “resine”) come Lexan® di SABIC o Makrolon® di Bayer MaterialScience. È possibile visualizzare un elenco completo dei produttori di materiali qui.

Ci sono vari gradi di industria di policarbonato disponibili. La maggior parte sono chiamati con il nome generico (policarbonato) e sono tipicamente differenziati dalla quantità di fibra di vetro di rinforzo che contengono e la varianza nel flusso di fusione tra di loro. Alcuni policarbonati hanno additivi come “stabilizzatori ultravioletti” che proteggono il materiale dall’esposizione a lungo termine al sole. Il policarbonato modellabile ad iniezione potrebbe includere altri additivi come agenti distaccanti che lubrificano il materiale durante la lavorazione. Il policarbonato finito viene in genere venduto in cilindri, barre o fogli.

Come è fatto il PC?

Il policarbonato, come altre materie plastiche, inizia con la distillazione di combustibili idrocarburici in gruppi più leggeri chiamati “frazioni” alcuni dei quali sono combinati con altri catalizzatori per produrre materie plastiche (in genere tramite polimerizzazione o policondensazione). Puoi leggere il processo in modo più approfondito qui.

PC per lo sviluppo di prototipi su macchine CNC e stampanti 3D:

Il PC è disponibile in fogli e tondi, il che lo rende un buon candidato per processi di lavorazione sottrattiva su un mulino o tornio. I colori sono solitamente limitati a chiaro, bianco e nero. Le parti che vengono lavorate da clear stock di solito richiedono una post-elaborazione per rimuovere i segni dell’utensile e ripristinare la natura trasparente del materiale.

Poiché il policarbonato è un materiale termoplastico, alcune stampanti 3D sono in grado di stampare con PC utilizzando il processo FDM. Il materiale viene acquistato in forma di filamento e la stampante 3D riscalda e deposita il filamento nella forma 3D desiderata. Il PC per la stampa 3D è solitamente limitato a un colore bianco. Le miscele PC / ABS sono disponibili anche per la stampa 3D su una macchina FDM.

Il PC è tossico?

Alcuni tipi di policarbonato potrebbero essere pericolosi in situazioni di contatto con gli alimenti a causa del rilascio di bisfenolo A (BPA) durante l’idrolisi (degradazione dovuta al contatto del materiale con l’acqua)1. I tipi di policarbonato più comunemente realizzati sono creati dalla combinazione di BPA e COCl2, tuttavia, ci sono policarbonati privi di BPA che sono diventati particolarmente commerciabili per applicazioni che coinvolgono alimenti deperibili o acqua.

Sono stati condotti circa 100 studi sul BPA e i risultati sono alquanto controversi in quanto è stata dimostrata una correlazione tra la fonte di finanziamento e la valutazione del rischio. La maggior parte degli studi con finanziamenti governativi ha dimostrato che il BPA è un rischio pericoloso per la salute, mentre molti con finanziamenti del settore hanno mostrato rischi medici inferiori a zero. Indipendentemente dagli studi contraddittori sugli effetti negativi del BPA, alcuni tipi di policarbonato sono stati associati al suo rilascio. Ciò ha portato all’avvento di prodotti in policarbonato “BPA-Free” (comunemente indicati su prodotti di consumo come barattoli).

Quali sono gli svantaggi del policarbonato?

Sebbene il policarbonato sia noto per la sua elevata resistenza agli urti, è molto suscettibile ai graffi. Per questo motivo, superfici chiare come lenti in policarbonato in un paio di occhiali saranno tipicamente rivestite con uno strato antigraffio per la protezione.

Quali sono le proprietà del policarbonato?