Policarbonato

Policarbonato

Hermann Schnell, investigador de Bayer AG, experimenta con poliéster y fosgeno gaseoso. A mediados de 1953 descubre el policarbonato en el laboratorio de la factoría de Uerdingen.Ese material fue registrado bajo el nombre comercial de Makrolon®, nombre que mantiene hoy en día.

Casi al mismo tiempo se logra también tener éxito, pues también en 1953, Daniel W. Fox, un científico que trabajaba en la General Electric Co. buscando un material que sirviera como recubrimiento de cables eléctricos, descubrió una resina de policarbonato tenaz y resistente al calor, sintetizada igualmente a base de éster de ácido carbónico. General Electric enseguida se dio cuenta de que el producto podía tener un buen futuro y lo registro con el nombre de Lexan®.

Los puntos fuertes del policarbonato (transparencia, resistencia frente a impactos y buen comportamiento frente a temperaturas relativamente elevadas) hicieron vislumbrar el éxito de este producto desde un primer momento. Sus aplicaciones son variadísimas, como sustituto del vidrio en numerosas aplicaciones, en el ámbito de la construcción y del automóvil, telecomunicaciones, etc.

Propiedades de los policarbonatos

Existen, actualmente desarrollados por GE y Bayer más de 20 tipos diferentes de policarbonato de bisfenol A. Muchos de estos contienen agregados para mejorar las propiedades originales del policarbonato para una determinada aplicación, como: fibra de vidrio, absorbentes de UV, aditivos anti-llama, desmoldantes, antioxidantes, etc. Todos estos materiales pueden ser comercializados en “color” transparente (excepto los materiales con fibra y algunos anti-llama) o en colores traslucidos (ídem) u opacas.

Debido a que los grupos bencénicos están directamente en la cadena principal, la molécula es muy rígida, haciendo que el policarbonato tenga una estructura amorfa, una baja contracción en el moldeo (tanto transversal como paralela al flujo) y sea transparente.

Su regularidad y los grupos laterales polares ofrecen un alto valor de la temperatura de transición vítrea Tg al policarbonato (145ºC), esto le hace poseer elevados valores de las propiedades térmicas, y estabilidad dimensional muy buena.

A pesar de que la estructura principal de la cadena del policarbonato está congelada a temperatura ambiente, gracias a sus grupos fenileno, isopropilideno y carbonato, posee movilidad suficiente para disipar energía de impacto en la temperatura ambiente. La movilidad de estos grupos laterales cesa a temperatura inferiores (alfa=0ºC y beta= -200ºC), haciendo que la resistencia al impacto caiga.

La cadena polimérica del policarbonato es simétrica. Por eso, el policarbonato posee buenas propiedades dieléctricas a través de una ancha banda de frecuencia, hasta una temperatura de 125ºC.

Las propiedades químicas del policarbonato son las de un polímero levemente polar. Los grupos carbonatos son extremadamente sensibles a la hidrólisis y como están en la cadena principal, pueden provocar degradación en las propiedades del termoplástico. Debido a esta reacción el policarbonato debe estar siempre seco para el proceso, de otra forma el material vería su peso molecular reducido drásticamente y las propiedades y apariencia deterioradas. Las piezas de policarbonato, en permanente contacto con el agua, tienen su vida útil reducida si la temperatura de trabajo supera 60ºC. En aplicaciones donde el contacto con el agua no es constante, este problema no aparece.

Generalmente el policarbonato no es sensible a ácidos orgánicos e inorgánicos en condiciones normales de temperatura y concentración, sin embargo su resistencia a los demás compuestos orgánicos es baja. Esta baja resistencia se ve aún más afectada con la aparición del microfisuramiento sobre tensión, que provoca porosidad en la superficie del material, facilitando el ataque químico.

El policarbonato posee óptima estabilidad a las radiaciones UV. Los tipos normales de policarbonato poseen una cierta estabilidad natural. El ataque de la radiación es evidenciado por una degradación en los primeros 50-100 micrómetros de la superficie de la pieza.

Esta estabilidad mantiene las propiedades del policarbonato hasta un cierto límite, sin embargo no es suficiente para mantener la coloración y el acabado superficial de las piezas moldeadas. Por eso, el policarbonato es indicado para aplicaciones interiores. En aplicaciones para exteriores, donde el ataque de radiaciones del tipo UV son más severas, es necesario establecer una protección extra al policarbonato, agregándole un absorbente de UV.

Aplicaciones de los policarbonatos

El policarbonato es un material que permite su utilización en innumerables aplicaciones. Como hemos visto sus propiedades de transparencia, resistencia al impacto y su capacidad de soportar temperaturas de hasta 130ºC, son comunes a todas las variedades de policarbonato. Pero lo que es mejor es que podemos superar esas propiedades para casos particulares; podemos obtener un policarbonato que aguante hasta 220ºC, otro que impida el paso de gran parte de los rayos UV, otro que soporte la abrasión, otro que tenga un excelente comportamiento frente a compuestos químicos.

Estas modificaciones se consiguen mediante “aleación” con otros polímeros como el ABS, mediante recubrimiento exterior con otros materiales, por medio de tratamientos tras su conformado con rayos UV y otras técnicas ingenieriles.

Gracias a estas magníficas propiedades, el policarbonato es el material más adecuado para sustituir al vidrio en muchísimas aplicaciones, lo que representa un importante ahorro de peso, porque el policarbonato es mucho más ligero que el vidrio. Además el policarbonato puede adoptar formas curvas con mucha facilidad, se puede tener en colores transparentes u opacos y en caso de rotura, ésta no se produce de modo frágil estallando en mil pedazos.

El principal inconveniente de este magnífico material es su elevado precio. Esto ha impedido que su utilización haya sido aún más extensa, como en el caso de otros polímeros como el polipropileno.

De todos modos, en el ámbito del automóvil está empezando a utilizarse para construir las ventanillas, los techos transparentes, los faros.

El policarbonato se puede conseguir en dos versiones:

1.- Policarbonato en planchas: que a su vez pueden ser.

1.1.- Compacto:(Lexan, Makrolon, Apec)

El policarbonato compacto en placas se utiliza en construcciones en los casos en que se desee obtener transparencia de superficies, tanto horizontales como verticales o curvas.

Dado que no tiene tanta rigidez como el vidrio, su modo más eficiente de utilización es en superficies curvas, donde la forma es fácilmente obtenible dada su elasticidad.

El policarbonato compacto se obtiene en color gris (llamado también nube o fumée), en color castaño (llamado oro o bronce) y transparente.

1.2.- Celular o Alveolar:

En los casos en que no sea imprescindible una superficie transparente sino sólo translúcida, el policarbonato alveolar resulta más económico que el compacto, tanto por su precio por unidad de superficie como por la ventaja de abonarse generalmente por la superficie neta adquirida, sin los recortes sobrantes, en razón de la mayor demanda que tiene.

2.-Policarbonato en películas o films:(Makrofol, Bayfol, Lexan)

El policarbonato en su modalidad de película se utiliza para recubrir productos fabricados con otros plásticos o como producto independiente en la fabricación de displays, de tarjetas, para la fabricación de tableros de mando como en el Ford Mondeo.

El policarbonato presenta utilidad en el campo de la construcción, para realizar cerramientos verticales y horizontales de seguridad, porque son “irrompibles” y porque se pueden moldear fácilmente para dar resultados con una estética mucho más agradable que el vidrio con menos peso. Así mismo existen en el mercado distintos tipos de policarbonatos que filtran el paso de rayos UV:

El policarbonato comienza así mismo a estar presente de manera importante en el mundo de la automoción. De policarbonato se fabrican los faros más transparentes (Apec), se están empezando a montar ventanillas laterales en policarbonato compacto, se está avanzando con sistemas que permitan utilizarlo también para el parabrisas delantero. El policarbonato también esta presente en el interior del vehículo, en los cuadros de mando y Bayer ha inventado un sistema de electroluminiscencia para la consola central de los vehículos basado en el uso de films de policarbonato Makrofol/Bayfol.

Si hay un campo que ha hecho de este plástico un auténtico “best seller”, ese es el campo del almacenamiento óptico, es decir la fabricación de CD y DVD. Cada año las principales empresas productoras de policarbonato, General Electric y Bayer presentan en el mercado materiales de policarbonato destinados únicamente a este mercado.

Hablando del campo de la óptica, ¿Quién no ha oido hablar de los “cristales orgánicos” de las gafas?, pues efectivamente también son de policarbonato.

Debido a su gran ligereza, resistencia y versatilidad, el policarbonato ha tenido una gran aceptación en el ámbito de la electrónica, la informática y los productos de consumo. Así no es de extrañar que en muchos teléfonos móviles, teclados de ordenador e incluso las carcasas de los i-Mac estén construidas con PC.

Más ejemplos de las aplicaciones del policarbonato son la fabricación de botellas de agua, biberones de bebés que pueden ser esterilizados, ya que el PC soporta sin problemas temperaturas superiores a 100-110ºC, también se fabrican viseras para cascos protectores, material deportivo y gran cantidad de mobiliario urbano antivandálico. Así mismo está sustituyendo a los materiales metálicos en multitud de aplicaciones como buzones de correos.