Polykarbonat

Polycarbonate sind synthetische Polymere aus der Familie der Polyester, und zwar aus Phosgen, einem Derivat der Kohlensäure, und Diolen.

Es gibt zwei Verfahren zur Herstellung von Polycarbonat. Das alte Verfahren, welches unter dem Namen Pyridinverfahren existiert, wurde durch das neue Verfahren abgelöst. In dem neuen Verfahren wird Bisphenol A mit Phosgen unter HCl-Abspaltung zu Polycarbonat umgesetzt.

Handelsnamen sind unter anderem: Makrolon der Bayer AG, Lexan der Kunststoffsparte von SABIC Innovative Plastics (ehemals GE Plastics) oder Calibre der Dow Chemical

1953 wurde das erste industriell relevante Polycarbonat (Kurzzeichen PC, Kennziffer 7) von Hermann Schnell bei der Bayer AG entwickelt. Dieses basierte auf 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)-propan (Bisphenol A).

Polycarbonate sind glasklar, einfärb-, schweiß- und klebbar, außerdem sehr dimensionsstabil und besitzen eine hohe Schlagzähigkeit. Daher werden sie für Spritzgussartikel, wie zum Beispiel für die Herstellung von CDs eingesetzt. Ein weiteres großes Einsatzgebiet sind Motorrad- und sonstige Helme. Verbundsicherheitsverglasung, welche mittlere bis höchste Belastungen aushalten soll (Banken, Panzerwagen) hat als Herzstück Polycarbonatplatten, welche mit konventionellem Glas kombiniert werden. Mittlerweile werden sogar Mundstücke für Blechblasinstrumente aus diesem Material hergestellt, die in sämtlichen Farben erhältlich sind.

Ihre Struktur ist amorph bis gering kristallin.

Anwendungen

Polycarbonat wird wegen seines im Vergleich zu anderen Kunststoffen höheren Preises fast nur dort eingesetzt, wo diese zu weich, zu zerbrechlich, zu kratzempfindlich, zu wenig formstabil, oder nicht klar genug sind. Es wird eingesetzt für CDs und DVDs, Elektro- und Apparateteile, Brillengläser, optische Linsen, Leuchtenabdeckungen, Streuscheiben von Autoscheinwerfern, starre KFZ-Scheiben, Flugzeugfenster, als Schutzscheiben in speziellen Fahrzeugen wie z.B. Einsatzfahrzeuge der Polizei, als einbruchhemmende Verglasung in Industrietoren, und Sektionaltoren (z.B. Plustherm-Systemverglasung), Unterwassergehäuse für Kameras, für Wintergärten und Gewächshäuser, Solarpanels, Vordächer, Abdeckungen, Verpackungen und Flaschen, Kofferhüllen, Karosserien im Funktionsmodellbau, Schutzhelme und Visiere. Polycarbonat wird außerdem als Gehäusematerial bei einigen Spiegelreflexkameras und bei einigen Laptopmodellen und anderen Gehäusen. Wegen der guten Biokompatibilität wird es auch für eine Vielzahl medizinischer Einmalprodukte verwendet. Der Marktanteil von Polycarbonat am weltweiten Kunststoffverbrauch beträgt etwa 1,3% (2,2 Mio. t im Jahr 2003).

Kennwerte

• Dichte: 1,19 bis 1,24 g/cm³
• Zug-E-Modul: 2200 bis 2400 MPa
• Querkontraktionszahl: 0,35 bis 0,4
• Wärmeausdehnungskoeffizient: ungefähr 70 · 10^-6/K
• Brechzahl n: ungefähr 1,58 ~ 1,6.
• Bruchdehnung: 12 bis 60 %
• maximale Gebrauchstemperatur: 125, kurzzeitig 135 °C
• Glasübergangstemperatur: 148 °C
• Schmelztemperatur: 220 bis 230 °C
• Lichtdurchlässigkeit:
  • Unterhalb 400nm Wellenlänge hohe Absorption (UV-undurchlässig aufgrund aromatischer C-Ringe)
  • Transparenz im sichtbaren Bereich:80-90%
  • Oberhalb 1400nm Abfall der IR-Durchlässigkeit (auf ca. 30% bei 2400nm).

Chemische Beständigkeit:

• unbeständig gegen: Basen, konzentrierte Säuren, Chlorkohlenwasserstoffe, aromatische Kohlenwasserstoffe, Methanol
• beständig gegen: verdünnte Säuren, Öle, Ethanol

Viele Markenprodukte erfüllen typischerweise die Brandschutzklasse B1.

Verarbeitungsverfahren

• Spritzguss, Prägespritzguss, Extrusion
• Verarbeitungstemperatur: 250–330 °C
• Fließfähigkeit: je nach Typ und Verfahren sehr gut bis mäßig
• Kleben: Durch Anlösen mit Dichlormethan lassen sich PC-PC-Verbindungen nahtlos miteinander verschweißen

Sicherheitshinweise

Amerikanischen Untersuchungen zufolge stehen Polycarbonate im Verdacht, bei Erhitzung (z.B. in der Mikrowelle) Zersetzungsprodukte wie Bisphenol A (BPA) abzusondern, die gesundheitliche Schädigungen wie Fettleibigkeit hervorrufen können.

Handelsnamen

• Anjalon® (J&A Plastics)
• ALCOM® PC (ALBIS PLASTIC GmbH)
• ALTECH® PC (ALBIS PLASTIC GmbH)
• Calibre (Dow Chemical)
• Claritex^TM (CET Custom Extrusion Technologies)
• Durolon (Polycarbonatos do Brasil / GKG Goldmann Kunststoffe)
• Lexan (Sabic, vormals GE Plastics)
• Makrolon® (Bayer MaterialScience)
• Tarflon® (IDEMITSU/J&A Plastics, K.D.Feddersen)
• Wonderlite (Chi Mei)
• Airwear (Essilor)
• Panlite (Teijin Chemical Ltd.)
• POLYLON
• DYLEX (Hoffmann + Voss GmbH)
• Xantar (DSM)
• Quinn PC (Quinn Plastics)
• Iupilon (Mitsubishi Engineering-Plastics Corp.)

Weblinks

• Website zu Makrolon®
• weitere Website zu Makrolon® mit Anwendungsbeispielen
• technische Daten zu Makrolon®
• Website der Firma Sabic Hersteller von Lexan
• Website der Firma Quinn Plastics Hersteller von Quinn PC
• Website zu Iupilon