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Eigenschaften von Polycarbonat und seine Bearbeitung
Die Wahl zwischen unbeschichtetem und hartbeschichtetem Polycarbonat hängt von dem Anwendungszweck ab. Sie müssen also die Belastungsarten berücksichtigen und bei der Bearbeitung beider Materialien jeweils unterschiedliche Aspekte beachten.
Die Wahl zwischen unbeschichtetem und hartbeschichtetem Polycarbonat hängt von dem Anwendungszweck ab. Sie müssen also die Belastungsarten berücksichtigen und bei der Bearbeitung beider Materialien jeweils unterschiedliche Aspekte beachten.
Unbeschichtetes Polycarbonat, also PC ist möglicherweise nicht UV-geschützt. Das heißt, dass das Material in der Praxis vergilbt und nach einigen Jahren im Freien spröde werden kann. Der UV-Schutz kann mithilfe eines Additivs verbessert werden. In diesem Fall bieten Materialhersteller eine Garantie von bis zu zehn Jahren gegen UV-Strahlung. Hartbeschichtetes Polycarbonat erhält einen UV-Schutz über die Beschichtung. Der Betriebstemperaturbereich von Polycarbonaten beträgt immer -50 °C bis 120 °C.
Die bei Muovia erhältlichen Polycarbonatplatten sind bis auf zwei Ausnahmen UV-geschützt. Nur das 1 mm starke, in klarer Ausführung und das 2 mm starke Polycarbonat in Opal sind nicht UV-geschützt, alle anderen Polycarbonate hingegen sind geschützt.
Kratzempfindlichkeit
Unbeschichtetes Polycarbonat hat eine weiche Oberfläche und ist daher kratz- und chemikalienempfindlich. Die Beschichtung des hartbeschichteten Polycarbonats hingegen bietet einen Kratzschutz.
Wir haben die klaren Kunststoffe auf ihre Kratzempfindlichkeit getestet. Beide Sorten des Polycarbonats, sprich beschichtet und unbeschichtet, wurden in die Tests mitaufgenommen.
1. Test
Wir haben das herkömmliche Polycarbonat 10 Mal mit Reisig abgeklopft und anschließend wiederholten wir den Test auf hartbeschichteten Polycarbonat. Das Reisig hinterließ deutliche Kratzer auf dem herkömmlichen Polycarbonat, auf dem hartbeschichteten Polycarbonat blieb hingegen nur loser Schmutz zurück. Nachdem das Material saubergewischt wurde, war diese Platte in dem gleichen Zustand wie vor dem Test.
2. Test
Im zweiten Testverfahren haben wir einen sandigen Arbeitshandschuh verwendet. Wir haben einen feuchten Arbeitshandschuh in Sand getaucht und haben die Oberfläche beider Materialien mit einer Hin- und Herbewegung abgewischt (etwa 5 Wischbewegungen/Material). Auch in diesem Test blieb das hartbeschichtete Polycarbonat unversehrt und das gewöhnliche Polycarbonat war deutlich zerkratzt.
Stoßfestigkeit
Polycarbonat ist äußerst stoßfest. Es ist bis zu 200 Mal beständiger als Glas und bietet somit einen hervorragenden Schutz gegen Stöße. Das in Baumaschinen eingesetzte hartbeschichtete Polycarbonat wurde nach den Bestimmungen der EU-Richtlinien zur Maschinensicherheit getestet. Gemäß diesen Bestimmungen müssen Maschinen mit Fahrerkabine so konzipiert sein, dass der Fahrer vor herabfallenden und eindringenden Gegenständen sowie bei einem Umkippen der Maschine geschützt ist.
Die Fahrerkabine und ihre Fenster durchlaufen unter anderem folgende Tests:
ROPS: Festigkeitsprüfung, die einer Überrollsituation der Maschine entspricht.
FOPS: Festigkeitsprüfung, die dem Schutz vor einem auf das Dach fallenden Gegenstand entspricht.
OPS: Festigkeitsprüfung, die dem Schutz vor einem seitlich eindringenden Gegenstands in die Fahrerkabine entspricht.
Wir haben Acryl, Polycarbonat und PETG auf ihre Stoßfestigkeit geprüft.
Gewicht (Dichte)
Polycarbonat ist etwa halb so schwer wie Glas. Die Dichte von Glas variiert zwischen 2,3–3,0 g/cm³, während die Dichte von Polycarbonat immer 1,2 g/cm³ beträgt.
Beispiel:
Materialstärke 10 mm, Größe 1000 mm x 1000 mm
Gewicht von Glas: 23–30 kg/Stück
Polycarbonat: 12 kg/Stück
Biegsamkeit
Polycarbonate und auch andere klare Kunststoffe sind deutlich biegsamer als Glas, das bis zu 4 Mal steifer ist als Polycarbonate.
Wärmeausdehnung
Bei der Montage von Polycarbonaten muss die Wärmeausdehnung berücksichtigt werden. Wärmeausdehnung bedeutet in der Praxis, dass das Material sich bei Kälte zusammenzieht und bei Wärme ausdehnt. Aus dem Grund müssen Befestigungslöcher 3 bis 4 Millimeter größer als die Schraube sein und an den Rändern der Scheiben muss ebenso viel Platz für die Wärmeausdehnung gelassen werden. Mehr zu der Befestigung von Polycarbonat finden Sie in dem Abschnitt „Schraubenbefestigung“.
Bearbeitbarkeit
Beide Sorten des Polycarbonats, sprich beschichtet und unbeschichtet, wurden in die Tests mitaufgenommen. Beide Seiten der Materialien sind mit einer Kunststofffolie bezogen, die sie vor einem Zerkratzen schützen, dennoch sollte die Oberfläche vorsichtig bearbeitet werden, damit es nicht zu Beschädigungen kommt.
Sägen
Polycarbonat lässt sich mit einer Stich-, Band- oder einer gewöhnlichen Kreissäge bearbeiten.
Vor der Nutzung einer Kreissäge müssen Sie den Blattzustand prüfen. Das Werkstück sollte gut abgestützt werden.
Bohren
PC kann mit einem scharfen Metallbohrer bearbeitet werden. Stützen Sie das Werkstück beim Bohren gut ab, um saubere Löcher zu erzielen.
Fräsen
Polycarbonat lässt sich hervorragend fräsen. Beim Fräsen können Sie ein oder zwei Schneidemesser verwenden. Überprüfen Sie jedoch den Zustand der Werkzeuge, um einen sauberen Schnitt zu gewährleisten.
Laserschneiden
Polycarbonate eignen sich nicht zum Laserschneiden, da der Schnitt heiß wird und verkohlen kann, sprich braun wird. Ausschließlich dünne, unter 2 mm dicke Platten können mit Laser geschnitten werden.
Wenn Sie Polycarbonat mit Laser schneiden, ist ein effizientes Belüftungssystem ratsam, denn beim Schneidevorgang entsteht ein Gas auf Kohlenwasserstoffbasis.
Biegen im kalten Zustand
Unbeschichtetes Polycarbonat kann ohne Erhitzen und ohne Bruchrisiko gebogen werden. Ein Biegen kann im kalten Zustand mit einer Kaltumformungsmaschine erfolgen, alternativ kann das Material im kalten Zustand zu einem Bogen gespannt werden.
Für das Biegen im kalten Zustand gelten folgende Empfehlungen:
Polycarbonat kann auch im kalten Zustand zu einem Bogen geformt werden. Entsprechend der Werksempfehlung beträgt der Mindestradius 150 x die Materialstärke.
Beträgt die Materialstärke beispielsweise 3 mm, so beträgt der Mindestradius, zu der die Platte im kalten Zustand gebogen werden sollte, 450 mm. Falls der zu erzielende Biegeradius kleiner ist, wird die Warmumformung empfohlen.
Hartbeschichtetes Polycarbonat kann im Prinzip wie die unbeschichtete Variante im kalten Zustand gebogen werden. Der einzige Unterschied hier ist, dass die Beschichtung nicht so biegsam ist wie das Polycarbonat und die Beschichtung daher an der Biegestelle beschädigt werden könnte. Nach einem Biegen im kalten Zustand ähnelt die Biegestelle einem Spinnennetz. Die Stoßfestigkeit des hartbeschichteten Materials bleibt erhalten, die Transparenz, die Kratzfestigkeit und die Chemikalienbeständigkeit sind an der Biegestelle eingeschränkt. An den übrigen Stellen des Materials bleiben diese Eigenschaften vorhanden.
Warmumformung
Polycarbonat wird häufig für warmgeformte Produkte verwendet. Zu den Methoden gehören das Vakuumformen, das Heißdrahtbiegen und das Warmformen mithilfe von Gussformen. Im Gegensatz zu anderen Materialien muss Polycarbonat vorgetrocknet werden, damit eine gute Qualität erzielt werden kann.
Kleben
Polycarbonat lässt sich gut kleben. Vor dem Auftragen des Klebstoffs sollten Sie die Klebefläche gut reinigen. In der Regel werden Klebstoffe auf Lösungsmittelbasis verwendet. Prüfen Sie auf der Produktbeschreibung, ob der Klebstoff für Polycarbonat geeignet ist.
Montage
Schraubenbefestigung
Polycarbonat lässt sich mit Schrauben befestigen. Selbstbohrende Schrauben dürfen nicht verwendet werden und die Löcher müssen im Voraus gebohrt werden. Aufgrund der Wärmeausdehnung müssen die Löcher 3 bis 4 Millimeter größer sein, mehr zur Wärmeausdehnung. Beträgt die Länge des Werkstücks mehr als 2 Meter, empfehlen wir bis zu 6 mm größere Löcher. Sind die Löcher zu klein, kann es bei dem Polycarbonat aufgrund der Wärmeausdehnung zu Spannungsrissen kommen. Wir empfehlen zudem, eine Unterlegscheibe aus Gummi zwischen dem Schraubenkopf und dem Polycarbonat zu platzieren, damit die Befestigung nachgiebig wird.
Auch die Form des Schraubenkopfs wirkt sich auf die Ausdehnung des Materials aus und damit auf die Spannungsrissbildung. Daher sollte der Schraubenkopf einen flachen Boden aufweisen.
Die Abstände der Löcher zum Rand müssen mindestens doppelt so groß sein wie die Bohrungen selbst, mindestens jedoch 6 mm.
Befestigung mit Klebstoff
Herkömmliches Polycarbonat lässt sich sehr einfach kleben. Vor dem Kleben sollte jedoch geprüft werden, ob der Klebstoff geeignet ist, denn herkömmliches Polycarbonat ist chemikalienempfindlich.
Die Beschichtung des hartbeschichteten Polycarbonats soll das Material nicht nur vor Kratzern, sondern auch vor Chemikalien schützen. Aus dem Grund ist das Kleben von hartbeschichtetem Polycarbonat besonders schwierig. Damit das Kleben gelingt, müssen Sie die Klebestelle entweder grundieren oder die Beschichtung abschleifen. Bei der Verklebung von Polycarbonaten, die als Fahrzeugscheiben eingesetzt werden, sollte besonders auf die Anwendbarkeit des Klebstoffs geachtet werden, damit ein ungeeigneter Klebstoff nicht zu Spannungsrissen führt. Der gängigste Klebstoff ist Teroson PU 8597, der auch als Montagepaket erhältlich ist.
Berücksichtigung der Wärmeausdehnung bei der Montage
Polycarbonat dehnt sich bei Wärme aus und zieht sich bei Kälte zusammen. Die Wärmeausdehnung ist, wie auch bei den meisten anderen Kunststoffen, deutlich höher als bei anderen Materialien: Etwa 8 Mal höher als bei Glas, 6 Mal höher als bei Stahl und 4 Mal höher als bei Aluminium. Daher sollten Sie bei der Befestigung ausreichend Platz für die Ausdehnung und die Schrumpfung lassen.
Reinigung
Polycarbonat hat eine weiche Oberfläche und zerkratzt daher leicht. Für seine Reinigung werden reichlich Wasser sowie saubere, weiche Reinigungstücher (am besten aus Mikrofaser) empfohlen. Polycarbonat darf nicht mit scharfen Klingen, starken Reinigungs- oder Lösungsmitteln gereinigt werden. Es darf auch nicht trocken abgewischt werden.
Hartbeschichtetes Polycarbonat hält Chemikalien besser stand. Gängige verdünnte Scheibenwaschflüssigkeiten sind für beschichtetes Polycarbonat geeignet, starke Chemikalien sollten allerdings vermieden werden.
Anwendungsbereiche von Polycarbonat
Herkömmliches Polycarbonat wird oft dort eingesetzt, wo Transparenz und Stoßfestigkeit erforderlich sind, Kratzer jedoch kein größeres Problem darstellen. Hierzu gehören unter anderem Scheinwerfergläser und Fenster von Nebengebäuden. Es wird auch in Bereichen verwendet, in denen die Gefahr von Stößen, Zusammenstößen oder externer Gewalt besteht. Hierzu zählt unter anderem der Schutz von Klingeln und Schaltern in Sporthallen und öffentlichen Anschlagtafeln. Aus Polycarbonat werden auch Windschutzscheiben für Motorschlitten und Gepäckschlitten gefertigt.
Anwendungsbereiche von hartbeschichteten Polycarbonat
Hartbeschichtetes Polycarbonat kommt dann zum Einsatz, wenn Stoßfestigkeit, Transparenz und Abriebbeständigkeit, sprich Kratzunempfindlichkeit gefragt sind. Dieses Material eignet sich für Windschutzscheiben und Fenster von Forstmaschinen, Traktoren, Baggern und Gabelstaplern. Dank der Beschichtung kann das Material auch in Verbindung mit Scheibenwischern verwendet werden, ohne dass es sofort zerkratzt. Hartbeschichtetes Polycarbonat wird zudem für Fenster eingesetzt, die möglicherweise Gewalt ausgesetzt sind, für Lärmschutzwände, öffentliche Räume, Gefängnisse und Krankenhäuser. Preislich ist das Material kostspieliger als gewöhnliches Polycarbonat, dank seiner Beschichtung ist es jedoch zudem deutlich kratz- und chemikalienbeständiger.
Quellen:
Exolon Group, Technical Manual (technisches Handbuch)
Eurofins, www.eurofins.fi
