Wussten Sie, dass der weltweite Verbrauch von Polycarbonat im Jahr 2009 bei etwa 3 Millionen Tonnen lag, was einem Wert von rund 6 Milliarden Euro entspricht? Dieser thermoplastische Kunststoff, auch als PC bekannt, hat sich aufgrund seiner herausragenden Eigenschaften wie hoher Festigkeit, Schlagzähigkeit, Steifigkeit und Härte in zahlreichen Anwendungsbereichen etabliert.
Polycarbonat wurde ursprünglich als Glas-Ersatz entwickelt, da es deutlich leichter und schlagfester ist als herkömmliches Glas. Heute findet man Polycarbonat in einer Vielzahl von Produkten, von Sicherheitsausrüstung bis hin zu Architektur und Elektronik. Mit seiner Vielseitigkeit und hervorragenden Verarbeitbarkeit hat sich dieser Kunststoff zu einem unverzichtbaren Material in unserer modernen Welt entwickelt.
Zentrale Erkenntnisse
- Polycarbonat ist ein weit verbreiteter thermoplastischer Kunststoff mit hoher Festigkeit, Schlagzähigkeit und Härte.
- Der weltweite Verbrauch von Polycarbonat lag 2009 bei etwa 3 Millionen Tonnen im Wert von 6 Milliarden Euro.
- Polycarbonat wurde ursprünglich als Glas-Ersatz entwickelt und findet heute in zahlreichen Produkten Verwendung.
- Dank seiner Vielseitigkeit und hervorragenden Verarbeitbarkeit ist Polycarbonat ein unverzichtbares Material in der modernen Welt.
- Polycarbonat ist in klaren und opaken weißen Varianten erhältlich und kann sowohl indoor als auch outdoor eingesetzt werden.
Was ist Polycarbonat? Definition und Grundeigenschaften
Polycarbonat (PC) ist ein Polymer mit der Summenformel C16H14O3 und einer molaren Masse der Wiederholeinheit von 254,17 g·mol−1. Mit einer Dichte von ca. 1,20 g·cm−3 und einer Glastemperatur von ca. 148 °C zählt es zu den bemerkenswerten Kunststoffen. Polycarbonat ist transparent, farblos und kann zudem eingefärbt werden. Es zeichnet sich durch hohe Polycarbonat Eigenschaften wie Festigkeit, Schlagzähigkeit und gute elektrische Isolationseigenschaften aus. 
Chemische Struktur und Zusammensetzung
Die häufigste Form von Polycarbonat basiert auf Bisphenol A, einem organischen Dihydroxylverbindung. Durch die Verknüpfung von Bisphenol A-Molekülen über Carbonatgruppen entsteht die charakteristische chemische Struktur des Polymers.
Physikalische Eigenschaften
Neben seiner hohen Transparenz und Schlagfestigkeit weist Polycarbonat auch eine beachtliche physikalische Eigenschaften wie thermische Stabilität und elektrische Isolationsfähigkeit auf. Diese Eigenschaften machen Polycarbonat zu einem vielseitig einsetzbaren Werkstoff in zahlreichen Industrieanwendungen.
Allgemeine Merkmale
Insgesamt zeichnet sich Polycarbonat durch eine Reihe bemerkenswerter Eigenschaften aus, die es zu einem äußerst leistungsfähigen und anpassungsfähigen Kunststoff machen. Von seiner chemischen Zusammensetzung bis hin zu seinen physikalischen Merkmalen bietet Polycarbonat ein breites Spektrum an Einsatzmöglichkeiten in verschiedensten Branchen.
Geschichte und Entwicklung von Polycarbonat
Obwohl aromatische Polycarbonate bereits 1898 von Alfred Einhorn entdeckt wurden, entwickelte Hermann Schnell bei der Bayer AG 1953 das erste industriell relevante Polycarbonat. Die großtechnische Produktion begann 1958 unter dem Handelsnamen Makrolon. 1973 folgte General Electric mit der Produktion unter dem Handelsnamen Lexan, der heute zum Hersteller SABIC gehört.
Das Polycarbonat, wie wir es heute kennen, hat eine lange und faszinierende Entwicklungsgeschichte. Die Vielseitigkeit und die hervorragenden technischen Eigenschaften haben dazu geführt, dass sich der Werkstoff in zahlreichen Anwendungsbereichen etabliert hat. Von Bayer AG und Makrolon über General Electric und Lexan bis hin zu modernen Produktionsmethoden und Nachhaltigkeitsaspekten – die Entwicklung des Polycarbonats ist ein spannendes Kapitel in der Geschichte der Kunststofftechnologie.
„Polycarbonat ist ein faszinierender Werkstoff, der sich ständig weiterentwickelt und neue Möglichkeiten eröffnet.“
Heutzutage wird Polycarbonat in einer Vielzahl von Produkten eingesetzt, von Elektronikgehäusen bis hin zu Medizintechnik. Die Forschung und Entwicklung in diesem Bereich schreitet unaufhörlich voran, um den wachsenden Anforderungen an Materialien gerecht zu werden. Vom ersten industriell relevanten Polycarbonat bis hin zu modernen, nachhaltigen Lösungen ist die Geschichte des Polycarbonats ein Spiegelbild des technologischen Fortschritts.
Herstellungsprozess und Synthese
Die Herstellung von Polycarbonat (PC) erfolgt hauptsächlich durch zwei Verfahren: die Grenzflächenkondensation und das Umesterungsverfahren. Diese Synthesemethoden ermöglichen die Produktion dieses vielseitigen Kunststoffs mit seinen beeindruckenden Eigenschaften.
Grenzflächenkondensation
Bei der Grenzflächenkondensation reagieren Bisphenol A und Phosgen in einer wässrigen und organischen Phase miteinander. Dieser Prozess findet an der Phasengrenze der beiden Lösungsmittel statt, wodurch Polycarbonat entsteht. Das entstehende Nebenprodukt Salzsäure wird dabei neutralisiert.
Umesterungsverfahren
Das Umesterungsverfahren nutzt Diphenylcarbonat als Ausgangsstoff, der mit Bisphenol A in einer Schmelzkondensation zu Polycarbonat umgesetzt wird. Dieses Verfahren kommt ohne das giftige Phosgen aus und zielt auf eine umweltfreundlichere Produktion ab.
Moderne Produktionsmethoden
In der heutigen Zeit konzentrieren sich Hersteller darauf, die Polycarbonat-Synthese weiter zu optimieren und effizientere, nachhaltigere Produktionsverfahren zu entwickeln. Dabei steht der Abbau von Umweltbelastungen und der Einsatz umweltfreundlicherer Chemikalien im Fokus.
„Polycarbonate werden durch Polykondensation von Alkoholen mit Phosgen hergestellt.“
Polycarbonat (PC): Einsatzgebiete
Polycarbonat ist ein hochleistungsfähiger Kunststoff, der in einer Vielzahl von Industrie– und Alltagsanwendungen eingesetzt wird. Vom Computer-Gehäuse bis hin zum Flugzeug-Fenster – Polycarbonat findet sich überall dort, wo hohe Festigkeit, Klarheit und Schlagzähigkeit gefordert sind.
In der Elektronikindustrie wird Polycarbonat häufig für die Herstellung von CDs, DVDs und Blu-ray Discs verwendet. Auch Brillengläser, optische Linsen und Smartphone-Gehäuse profitieren von den hervorragenden optischen Eigenschaften des Materials.
Darüber hinaus ist Polycarbonat ein beliebter Werkstoff in der Automobilindustrie, wo es für Scheinwerfer, Rückleuchten und Karosserieteile eingesetzt wird. Selbst für Flugzeugfenster und Sicherheitshelme kommt Polycarbonat zum Einsatz, da es extrem bruch- und schlagfest ist.
In der Baubranche findet Polycarbonat Verwendung für Wintergärten, Gewächshäuser und innovative Fassadenelemente. Seine Witterungsbeständigkeit und Transparenz machen es zu einem idealen Material für Überdachungen und Lichtdurchlässige Konstruktionen.
Auch im medizinischen Bereich spielt Polycarbonat eine wichtige Rolle, zum Beispiel für Unterwassergehäuse von Kameras oder Einmalprodukte wie Spritzen und Infusionsflaschen.
Mit seiner Vielseitigkeit und hervorragenden Materialeigenschaften hat sich Polycarbonat als ein unverzichtbarer Werkstoff in Industrie und Alltag etabliert. Von der Elektronik über den Automobilbau bis hin zur Medizintechnik – Polycarbonat findet in zahlreichen Branchen innovative Einsatzgebiete.
Chemische Beständigkeit und Limitierungen
Polycarbonat ist in vielerlei Hinsicht ein äußerst vielseitiger und robuster Kunststoff. Es zeigt eine gute Beständigkeit gegenüber Wasser, Alkoholen (außer Methanol), Fetten, Ölen, verdünnten Säuren und Basen. Allerdings hat Polycarbonat keine Beständigkeit gegen Benzol, Toluol, Xylol, chlorierte Kohlenwasserstoffe, starke Säuren und Laugen.
Eine weitere Schwachstelle von Polycarbonat ist seine Empfindlichkeit gegenüber UV-Licht. Ohne Schutzbeschichtung kann der Kunststoff durch UV-Exposition schnell verspröden und vergilben. Auch Hitze, insbesondere heißes Wasser, kann zur Hydrolyse und damit zu Materialschäden führen.
Resistenz gegen Chemikalien
Polycarbonat zeichnet sich durch eine gute chemische Resistenz aus. Es ist beständig gegen viele Säuren, Laugen, Fette und Öle. Allerdings gibt es einige Chemikalien, die dem Kunststoff zusetzen können, wie aromatische und halogenierte Kohlenwasserstoffe.
Schwachstellen und Einschränkungen
Neben der eingeschränkten Beständigkeit gegen bestimmte Chemikalien hat Polycarbonat auch Schwächen bei der Belastung durch UV-Licht und Hitze. Ohne Schutzbeschichtung kann der Kunststoff unter diesen Einflüssen schnell an Stabilität und Optik verlieren.
„Polycarbonat ist ein widerstandsfähiger Kunststoff, der in vielen Anwendungen überzeugt, aber auch Grenzen in puncto Chemikalienresistenz und UV-Beständigkeit aufweist.“
Anwendungen in der Automobilindustrie
Polycarbonat (PC) hat sich in der Automobilindustrie als vielseitiger und innovativer Werkstoff etabliert. Insbesondere in Bereichen wie Fahrzeugverglasung und Scheinwerfer bietet der hochfeste Kunststoff entscheidende Vorteile gegenüber herkömmlichen Materialien wie Glas.
Polycarbonate sind rund 200 Mal bruchfester als Glas und ermöglichen so leichtere, stoßfestere und designflexiblere Komponenten. Polycarbonat-Scheiben erfüllen die hohen Anforderungen der Baustoffklasse B1 und die Brandverhaltensanforderungen gemäß geltenden Zulassungsrichtlinien wie TA29, ECE43 oder ANSI Z26.1.
In modernen Automobilen ist Polycarbonat aus der Fahrzeugverglasung und Scheinwerfergehäusen nicht mehr wegzudenken. Neben der hohen Bruchsicherheit überzeugen Polycarbonat-Bauteile durch ihr geringes Gewicht, das zur Effizienzsteigerung und Kraftstoffverbrauchsreduzierung beiträgt.
„Polycarbonat ist ein unverzichtbarer Werkstoff in der Automobilindustrie geworden – von der Fahrzeugverglasung bis hin zu innovativen Scheinwerferdesigns.“
Die breite Materialpalette und hohe Designflexibilität von Polycarbonat ermöglichen es Herstellern, spezifische Anforderungen optimal umzusetzen und Fahrzeugkomponenten immer leichter, robuster und effizienter zu gestalten.
Verwendung in der Bauindustrie und Architektur
In der Bauindustrie und Architektur spielt Polycarbonat (PC) eine wichtige Rolle. Es findet Anwendung in Dachkonstruktionen, Überdachungen, Fassadenelementen und Verglasungen. Polycarbonat bietet eine hervorragende Lichtdurchlässigkeit und kann mit selbstreinigenden oder wasserabweisenden Oberflächen ausgestattet werden, was es zu einem äußerst vielseitigen Material macht.
Dachkonstruktionen und Überdachungen
Polycarbonat eignet sich besonders für den Einsatz in Wintergärten, Gewächshäusern, Carports und Terrassenüberdachungen. Seine hohe Transparenz ermöglicht eine gute Belichtung und Energieeffizienz. Makrolon® RE-Harze von Covestro reduzieren den Kohlenstoffgehalt von Polycarbonat, das in solchen lichtdurchlässigen Bedachungen verwendet wird. Diese Materialien tragen dazu bei, den CO2-Fußabdruck in der Baubranche zu senken.
Fassadenelemente und Verglasung
Polycarbonat hat sich auch als innovative Alternative zu Glas in Fassadenelementen und Verglasungen etabliert. Es bietet eine hohe Bruchfestigkeit und kann die Wartungskosten von vandalismusinvasiven Gebäuden senken. Polycarbonat-Typen wie »Marlon FS« und »Makrolon GP« zeichnen sich durch ihre Transparenz und Robustheit im Innenbereich aus, während »Marlon FS Hard« und »Makrolon AR« besonders abriebfest sind und sich für stark beanspruchte Industrieanwendungen eignen.
„Durch den Einsatz von Polycarbonatplatten kann der Bedarf an künstlicher Beleuchtung reduziert werden, was zu Energieeinsparungen führt.“
Optische Anwendungen und Elektronik
Polycarbonat (PC) ist ein vielseitiger Kunststoff, der in der Optik und Elektronik breite Anwendung findet. Als eines der transparentesten Materialien neben Glas eignet sich Polycarbonat hervorragend für die Herstellung von Brillengläsern und optischen Linsen. Aufgrund seiner hervorragenden Schlagfestigkeit und Zähigkeit wird Polycarbonat auch in stoßanfälligen Produkten wie Displays und Gehäusen für Mobiltelefone, Tablets und andere elektronische Geräte eingesetzt.
Darüber hinaus ist Polycarbonat der Hauptrohstoff für die Produktion von CDs, DVDs und Blu-ray Discs. Seine elektrischen Isolationseigenschaften machen es zusätzlich zu einem wichtigen Material in der Elektronik. Polycarbonat ermöglicht hier die Herstellung robuster und langlebiger Komponenten, die hohen Belastungen standhalten können.
Die Verwendung von Polycarbonat in der Elektronikindustrie umfasst die Herstellung von Handygehäusen, Bildschirmen für Computer, Tablets und anderen elektronischen Geräten. Auch in der medizinischen Industrie findet Polycarbonat Verwendung, etwa für die Produktion von Spritzen, Kathetern, Medikamentenbehältern und Gesichtsmasken.
Insgesamt zeichnet sich Polycarbonat durch eine einzigartige Kombination von Festigkeit, Steifigkeit, Zähigkeit, Schlagfestigkeit und geringer Kristallinität aus. Diese hervorragenden Materialeigenschaften machen es zu einem unverzichtbaren Werkstoff in der modernen Optik und Elektronik.
Medizintechnische Einsatzgebiete
Polycarbonat (PC) ist ein äußerst vielseitiger Werkstoff, der in der Medizintechnik breite Anwendung findet. Seine hervorragende Biokompatibilität und Beständigkeit machen es zu einem wichtigen Material für eine Vielzahl von medizinischen Einmalprodukten. Von chirurgischen Instrumenten über Oxygenatoren bis hin zu Dialysegeräten – Polycarbonat spielt eine zentrale Rolle in diesem Bereich.
Covestro, ein führender Hersteller von Polycarbonatkunststoffen, bietet seit über 50 Jahren leistungsstarke Materialien für die Medizintechnik an. Ihr Polycarbonat Makrolon® Rx3440 demonstriert beispielsweise eine überlegene Haltbarkeit und Chemikalienbeständigkeit, was es ideal für den Einsatz in Komponenten des Intravenösen Zugangs macht. Umfangreiche Labortests haben gezeigt, dass dieses Material der beste Schutz gegen Chemikalien und Krebsmedikamente bietet.
Neben der hohen Beständigkeit punktet Polycarbonat in der Medizintechnik auch mit seiner Formstabilität und mechanischen Eigenschaften. Covestro hat spezielle medizinische Polycarbonate wie Makrolon® M204 LF, Makrolon® M402 LF und Makrolon® M404 LF entwickelt, die durch eine geringe Reibung eine hohe Funktionalität ermöglichen.
„Covestro bietet eine Vielzahl von leistungsstarken Polycarbonatkunststoffen in medizinischer Qualität an, die in anspruchsvollen Anwendungen in der Gesundheitsbranche eingesetzt werden.“
Darüber hinaus hat das Unternehmen glasfaserverstärkte Polycarbonate für chirurgische und medizinische Anwendungen mit hoher Steifigkeit und Festigkeit entwickelt. Diese Materialien sind ideal für Produkte, die eine hohe Belastbarkeit erfordern.
Insgesamt zeigt sich, dass Polycarbonat dank seiner Biokompatibilität, chemischen Beständigkeit und hervorragenden mechanischen Eigenschaften ein unverzichtbarer Werkstoff in der Medizintechnik ist. Von Einmalprodukten bis hin zu langlebigen Geräten – Polycarbonat bietet zahlreiche Vorteile für die Gesundheitsbranche.
Verarbeitungsmethoden und Techniken
Polycarbonat ist ein vielseitiger Kunststoff, der sich mit einer Vielzahl von Verarbeitungsmethoden zu hochwertigen Produkten formen lässt. Das Material kann mit Spritzguss, Extrusion und Thermoformen verarbeitet werden. Jede Methode bietet spezifische Vorteile und ermöglicht die Herstellung komplexer Formen und Designs.
Beim Spritzgießen von Polycarbonat ist aufgrund der hohen Viskosität der Schmelze ein hoher Spritzdruck erforderlich. Dieser Prozess eignet sich hervorragend für die Herstellung von Präzisionsteilen mit hoher Oberflächenqualität, wie sie beispielsweise in der Automobilindustrie oder Elektronik benötigt werden.
Die Extrusion von Polycarbonat erlaubt die Herstellung von Halbzeugen wie Stangenware, Profilen und Folien. Dieses Verfahren zeichnet sich durch einen kontinuierlichen Produktionsfluss und eine hohe Wirtschaftlichkeit aus. Die extrudierten Erzeugnisse finden breite Anwendung in der Bau- und Architekturbranche.
