Policarbonato (PC): todo lo que necesitas saber

¿Qué es Policarbonato y para qué sirve?

Los plásticos de policarbonato (PC) son un termoplástico amorfo naturalmente transparente. Aunque están disponibles comercialmente en una variedad de colores (quizás translúcidos y quizás no), la materia prima permite la transmisión interna de luz casi en la misma capacidad que el vidrio. Los polímeros de policarbonato se usan para producir una variedad de materiales y son particularmente útiles cuando la resistencia al impacto y/o la transparencia son un requisito del producto (por ejemplo, en vidrio a prueba de balas). El PC se usa comúnmente para lentes de plástico en gafas, dispositivos médicos, componentes automotrices, equipo de protección, invernaderos, discos digitales (CD, DVD y Blu-ray) y accesorios de iluminación exterior. El policarbonato también tiene muy buena resistencia al calor y se puede combinar con materiales retardadores de llama sin una degradación significativa del material.

Otra característica del policarbonato es que es muy flexible. Por lo general, se puede formar a temperatura ambiente sin agrietarse ni romperse, de manera similar a la lámina de aluminio. Aunque la deformación puede ser más simple con la aplicación de calor, incluso las curvas de ángulo pequeño son posibles sin él. Esta característica hace que la lámina de policarbonato sea particularmente útil en aplicaciones de creación de prototipos donde la lámina de metal carece de viabilidad (por ejemplo, cuando se requiere transparencia o cuando se requiere un material no conductor con buenas propiedades de aislamiento eléctrico).

¿Cuáles son las características del policarbonato?

Ahora que sabemos para qué se utiliza, examinemos algunas de las propiedades clave del policarbonato. El PC se clasifica como un «termoplástico» (a diferencia de «termoestable»), y el nombre tiene que ver con la forma en que el plástico responde al calor. Los materiales termoplásticos se vuelven líquidos en su punto de fusión (155 grados centígrados en el caso del policarbonato). Un atributo útil importante de los termoplásticos es que pueden calentarse hasta su punto de fusión, enfriarse y recalentarse nuevamente sin una degradación significativa. En lugar de quemarse, los termoplásticos como el policarbonato se licúan, lo que les permite moldearse por inyección fácilmente y luego reciclarse.

Por el contrario, los plásticos termoestables solo se pueden calentar una vez (normalmente durante el proceso de moldeo por inyección). El primer calentamiento hace que los materiales termoestables fragüen (similar a un epoxi de dos partes), lo que da como resultado un cambio químico que no se puede revertir. Si intentara calentar un plástico termoestable a una temperatura alta por segunda vez, simplemente se quemaría. Esta característica hace que los materiales termoestables sean malos candidatos para el reciclaje.

El policarbonato también es un material amorfo, lo que significa que no exhibe las características ordenadas de los sólidos cristalinos. Por lo general, los plásticos amorfos muestran una tendencia a ablandarse gradualmente (es decir, tienen un rango más amplio entre su temperatura de transición vítrea y su punto de fusión) en lugar de exhibir una transición brusca de sólido a líquido como es el caso de los polímeros cristalinos. Por último, el policarbonato es un copolímero en el sentido de que está compuesto por varios tipos diferentes de monómeros combinados entre sí.

¿Por qué el policarbonato se usa con tanta frecuencia?

El policarbonato es un plástico increíblemente útil para aplicaciones que requieren transparencia y alta resistencia al impacto. Es una alternativa más ligera al vidrio y un filtro UV natural, por lo que a menudo se usa en gafas. En Mecyplastec, hemos utilizado policarbonato en una serie de aplicaciones en una variedad de industrias. Algunos ejemplos incluyen lo siguiente:

• ventanas claras en modelos prototipo
• prototipos translúcidos teñidos de color
• tubos transparentes para prototipos de equipos deportivos
• difusores y tubos de luz para LED
• moldes transparentes para fundición de uretano y silicona
• Modelos impresos en 3D para aplicaciones de alta temperatura cuando el ABS no es una opción
• protectores de maquinaria

Hemos visto el uso de PC tintado con el fin de reducir el deslumbramiento (por ejemplo, para cubrir señales luminosas en la carretera). Las empresas que fabrican este tipo de productos a menudo colocan policarbonato tintado en el frente de sus letreros para proteger los LED y reducir el deslumbramiento.

¿Cuáles son los diferentes tipos de policarbonato?

El policarbonato fue desarrollado simultáneamente a mediados del siglo XX por GE en los Estados Unidos y Bayer en Alemania. En la era moderna es fabricado por un gran número de empresas, cada una típicamente con su propio proceso de producción y fórmula única. Los nombres comerciales incluyen variantes bien conocidas (o «resinas») como Lexan® de SABIC o Makrolon® de Bayer MaterialScience.

Hay varios grados industriales de policarbonato disponibles. La mayoría reciben el nombre genérico (policarbonato) y normalmente se diferencian por la cantidad de refuerzo de fibra de vidrio que contienen y la variación en el flujo de fusión entre ellos. Algunos policarbonatos tienen aditivos como «estabilizadores ultravioleta» que protegen el material de la exposición prolongada al sol. El policarbonato moldeable por inyección puede incluir otros aditivos, como agentes de desmoldeo que lubrican el material durante el procesamiento. El policarbonato terminado generalmente se vende en cilindros, varillas o láminas.

¿Cómo se fabrica el PC?

El policarbonato, como otros plásticos, comienza con la destilación de combustibles de hidrocarburos en grupos más livianos llamados «fracciones», algunos de los cuales se combinan con otros catalizadores para producir plásticos (generalmente mediante polimerización o policondensación).

PC para Desarrollo de Prototipos en Máquinas CNC e Impresoras 3D:

PC está disponible en material laminado y material redondo, lo que lo convierte en un buen candidato para los procesos de mecanizado sustractivo en una fresadora o un torno. Los colores generalmente se limitan a transparente, blanco y negro. Las piezas que se mecanizan a partir de material transparente generalmente requieren un procesamiento posterior para eliminar las marcas de herramientas y restaurar la naturaleza transparente del material.

Debido a que el policarbonato es un material termoplástico, ciertas impresoras 3D pueden imprimir con PC mediante el proceso FDM. El material se compra en forma de filamento y la impresora 3D calienta y deposita el filamento en la forma 3D deseada. El PC para impresión 3D generalmente se limita a un color blanco. Las mezclas de PC/ABS también están disponibles para impresión 3D en una máquina FDM.

¿El PC es tóxico?

Existe la posibilidad de que ciertos tipos de policarbonato puedan ser peligrosos en situaciones de contacto con alimentos debido a la liberación de bisfenol A (BPA) durante la hidrólisis (degradación debido al contacto del material con el agua)1. Los tipos de policarbonato fabricados con mayor frecuencia se crean mediante la combinación de BPA y COCl2; sin embargo, existen policarbonatos libres de BPA que se han vuelto particularmente comercializables para aplicaciones que involucran agua o alimentos perecederos.

Se han realizado aproximadamente 100 estudios sobre el BPA y los resultados son algo controvertidos, ya que se ha demostrado que existe una correlación entre la fuente de financiación y la evaluación del riesgo. La mayoría de los estudios demostraron que el BPA es un riesgo peligroso para la salud, mientras que otros mostraron riesgos médicos bajos o nulos. Independientemente de los estudios contradictorios sobre los efectos negativos del BPA, ciertos tipos de policarbonato se han asociado con su liberación. Esto ha llevado a la llegada de productos de policarbonato «libres de BPA» (comúnmente mostrados en productos de consumo como frascos de conservas).

¿Cuáles son las desventajas del policarbonato?

Aunque el policarbonato es conocido por su alta resistencia a los impactos, es muy susceptible de rayarse. Por esta razón, las superficies transparentes, como las lentes de policarbonato en un par de gafas, normalmente se recubrirán con una capa resistente a los arañazos para su protección.

¿Cuáles son las propiedades del policarbonato?