Connaissez vos matériaux :Polycarbonate (PC)

Depuis son développement au milieu du XXe siècle, le polycarbonate (PC) est un matériau de plus en plus populaire dans la fabrication. Aujourd'hui, environ 2,7 millions de tonnes de polycarbonates sont produites chaque année dans le monde. Au fil des ans, diverses entreprises ont créé différentes formules pour le polycarbonate, il existe donc plusieurs qualités industrielles de polycarbonate parmi lesquelles choisir. Certaines formes ont plus de renfort en fibre de verre, tandis que d'autres ont des additifs comme des stabilisateurs ultraviolets pour la protection contre l'exposition au soleil à long terme.

Solide et polyvalent, ce thermoplastique amorphe résiste à la chaleur, aux chocs et à de nombreux produits chimiques. En tant que tel, le polycarbonate est idéal pour les composants qui doivent être résistants ou stérilisés à plusieurs reprises et est souvent utilisé dans les industries automobile et médicale.

Comment le polycarbonate est fabriqué

Chaque entreprise fabrique des polycarbonates légèrement différemment, mais les matériaux en polycarbonate ont traditionnellement été créés via la polymérisation par condensation du bisphénol A et du chlorure de carbonyle. Cependant, de nombreuses entreprises ont commencé à utiliser du carbonate de diphényle à la place car le chlorure de carbonyle est extrêmement toxique.

Que du chlorure de carbonyle ou du carbonate de diphényle soit utilisé, une solution de bisphénol A dans de l'hydroxyde de sodium est nécessaire, puis mélangée avec la solution de chlorure de carbonyle ou de carbonate de diphényle dans un solvant organique pour que la polymérisation puisse avoir lieu. Lorsque le polycarbonate se forme, il sera initialement à l'état liquide. La solution sera évaporée pour former des granulés, ou de l'éthanol devra être introduit pour précipiter le polymère solide.

Une fois créé, le polycarbonate est souvent vendu sous forme de tiges, de cylindres ou de feuilles et peut être utilisé dans divers procédés de fabrication. Le polycarbonate est compatible avec le thermoformage, l'extrusion et le moulage par soufflage, mais il est le plus souvent utilisé avec le moulage par injection. Après tout, en tant que thermoplastique, le polycarbonate peut être fondu, refroidi et réchauffé sans combustion ni dégradation significative, ce qui en fait un matériau de moulage par injection idéal.

Pendant le moulage par injection, le polycarbonate doit être traité à haute température et injecté dans le moule à haute pression car le polycarbonate est assez visqueux. La température de fusion doit être comprise entre 280°C et 320°C, et la température du moule doit être comprise entre 80°C et 100°C. Cependant, ces chiffres peuvent varier en fonction de la qualité du polycarbonate utilisé. Par exemple, un polycarbonate à haute température nécessitera une température de fusion entre 310°C et 340°C et une température de moule entre 100°C et 150°C, alors qu'un mélange PC-ABS (polycarbonate/acrylonitrile butadiène styrène) n'a qu'une température de fusion doit être comprise entre 240 °C et 280 °C et la température de son moule peut descendre jusqu'à 70 °C et jusqu'à 100 °C.

Propriétés et spécifications mécaniques du matériau polycarbonate

Bien qu'il existe plusieurs qualités de polycarbonates, chacune avec sa propre masse moléculaire, sa structure et ses propriétés, tous les polycarbonates ont quelques points communs.

D'une part, ils sont connus pour leur ténacité et leur haute résistance aux chocs. Par conséquent, le polycarbonate est souvent utilisé pour des applications nécessitant fiabilité et hautes performances.

Malgré leur ténacité et leur résistance, les polycarbonates sont légers, ce qui permet de nombreuses possibilités de conception et une installation relativement facile par rapport à d'autres matériaux.

Les polycarbonates sont également très résistants à la chaleur et aux flammes. Un polycarbonate peut conserver sa ténacité à des températures allant jusqu'à 140 °C, ce qui signifie que les pièces en polycarbonate peuvent résister à des stérilisations répétées. Les polycarbonates ont également des taux de transmission de la lumière supérieurs à 90 % et une bonne résistance chimique aux acides dilués, aux huiles, aux graisses, aux hydrocarbures aliphatiques et aux alcools.

Les propriétés d'un polycarbonate dépendent de sa masse moléculaire et de sa structure, chaque matériau est donc légèrement différent. Pour vous donner une idée de ce à quoi vous pouvez vous attendre, voici quelques caractéristiques et spécifications clés typiques :

• Gravité spécifique :1,21
• Température de fusion :295 - 315 °C
• Température du moule :70 - 95 °C
• Température de déformation thermique :137 °C à 0,45 MPa
• Résistance à la traction :61 MPa
• Résistance à la flexion :90 MPa
• Taux de rétrécissement :0,5 à 0,7 %
• Dureté Rockwell :118R

Comme vous pouvez le voir, la fabrication de polycarbonate a beaucoup à offrir. Cependant, il y a certaines choses que vous devez savoir avant de sélectionner ce matériau pour un projet. Par exemple, ses propriétés mécaniques peuvent se dégrader après une exposition prolongée à une eau à plus de 60°C. Le polycarbonate est également sensible aux rayures, plus coûteux à fabriquer que de nombreux autres matériaux et vulnérable aux alcalis dilués et aux hydrocarbures aromatiques et halogénés. De plus, les formulations de polycarbonate sans stabilisants UV peuvent parfois jaunir avec le temps lorsqu'elles sont exposées aux rayons UV.

Utilisations courantes des polycarbonates dans la vie quotidienne

La ténacité et la résistance élevée aux chocs du polycarbonate en font un choix de matériau populaire pour les fabricants de l'industrie automobile, en particulier lorsqu'il s'agit de pièces qui doivent être claires ou translucides et soumises à des chocs fréquents, comme les lentilles des phares et des clignotants.

Dans l'industrie médicale, le polycarbonate peut être trouvé dans tout, des incubateurs aux boîtiers de machines de dialyse. Après tout, le polycarbonate est solide, résistant à la chaleur, dimensionnellement stable et capable de résister à la stérilisation via des méthodes approuvées par la FDA, notamment les autoclaves et l'irradiation. Le polycarbonate peut être utilisé dans les filtres sanguins, les réservoirs et les oxygénateurs, ainsi que dans les instruments chirurgicaux. De plus, compte tenu de sa transparence, le polycarbonate permet aux médecins de surveiller plus facilement le sang et de suivre l'administration des liquides.

Le polycarbonate est également un matériau de choix dans de nombreux appareils électroménagers, tels que les mélangeurs, les sèche-cheveux, les réfrigérateurs et les rasoirs électriques. Les autres utilisations courantes du polycarbonate comprennent les luminaires extérieurs, les protections de machines, les équipements de protection, le verre pare-balles, les boîtes à fusibles, les boîtiers de télévision, les toitures, les puits de lumière, les serres, les valises, les lunettes et les récipients à boissons, tels que les biberons, les gobelets et bouteilles d'eau rechargeables.

Commencer avec le polycarbonate

Le polycarbonate est un thermoplastique solide et résistant aux chocs qui est utilisé dans une variété d'industries. Cependant, il existe plusieurs types de polycarbonate sur le marché, chacun ayant ses propres caractéristiques. Travailler avec un partenaire de fabrication expérimenté comme Fast Radius peut faire toute la différence pour les équipes de produits qui ne connaissent pas le polycarbonate ou qui cherchent à fabriquer des pièces et des produits avec des matériaux qui peuvent être plus adaptés à une application spécifique. Vous voulez voir si le polycarbonate est le bon matériau pour votre prochain projet ? Créez un compte et téléchargez vos fichiers de pièces ou contactez-nous dès aujourd'hui pour commencer.

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