POLICARBONATO

El policarbonato (PC) es un grupo de termoplásticos fácil de trabajar, moldear y termoformar, y son utilizados ampliamente en la manufactura moderna. El nombre "policarbonato" se basa en que se trata de polímeros que presentan grupos funcionales unidos por grupos carbonato en una larga cadena molecular.

El Policarbonato es un termoplástico con propiedades muy interesantes en cuanto a resistencia al impacto, resistencia al calor y transparencia óptica, de tal forma que el material ha penetrado fuertemente al mercado en una variedad de funciones.  El policarbonato se puede conseguir en dos versiones:

1.- En forma de lámina tiene tres presentaciones comunes:

o Lámina sólida – también llamada monolítica: 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.

o Lámina celular -también conocida como 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.

o Policarbonato en películas o films: 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.

Historia

El policarbonato nació por los años cincuenta como resultado de las investigaciones que se estaban haciendo en la rama de los poliésteres. En 1955, el químico estadounidense D.W.Fox, descubrió una masa transparente que se había formado, en una de sus botellas de almacenamiento. Lo que no sabía Fox, era que H. Schnell (Bayer) ya había descubierto el mismo plástico dos años antes. Se trata en un plástico amorfo y transparente, con una temperatura admisible de trabajo hasta de 135ºC, conjuntamente con unas muy buenas propiedades mecánicas y de tenacidad, buena resistencia química (salvo a los álcalis) y buena

estabilidad dimensional. La producción industrial se inició en 1958. Independientemente de los avances alemanes, por parte de H. Schnell, General Electric (EE.UU) también tuvo éxito en la fabricación de este nuevo material, conocido con el nombre de policarbonato.

Los primeros estudios sobre éste datan del año 1928, cuando el investigador químico E.I. Carothers de la mercantil Du Pont, realizando un estudio sistemático sobre las resinas de poliéster, buscando un polímetro para la producción de nuevos tejidos, empezó a examinar los policarbonatos alifáticos.

Pasaron muchos años y los estudios continuaron aunque cambiando de dirección y fin. Para el año 1952, el científico H. Schnell de la firma Bayer, cumple con éxito los primeros estudios en laboratorio para la fabricación de policarbonatos.

Paralelamente a los estudios de Schnell otros científicos también fueron activos para entonces. En 1953 Daniel Fox, de la mercantil General Electrics descubre en el laboratorio a este polímetro.

En 1959 el policarbonato “Makrolon” de la firma Bayer, entra en producción y un año después fue el turno del “Lexan” de General Electrics.

Los años siguientes al lanzamiento del policarbonato no fueron precisamente brillantes y a la industria le costaba asimilar e intuir las ventajas económicas de utilizar este nuevo tecnopolimero.

En 1982, el primer CD de audio fue introducido al mercado, que rápidamente reemplazo a las cintas magnéticas. Dentro de los siguientes 10 años, la tecnología de los medios ópticos incluían los CD ROM y posteriormente los DVD’ s, todos ellos dependientes del policarbonato.

Desde mediados de los 80’ s, los botellones de 18 litros de agua hechas de policarbonato, llegaron a reemplazar a los pesados y frágiles botellones de vidrio

Obtención del Policarbonato

Los métodos más utilizados para la obtención de los diferentes productos de policarbonato son la inyección, el soplado y la extrusión. La inyección se aplica a la fabricación de piezas con geometrías complejas o a elementos que necesiten una elevada transparencia como los CD's o DVD's.

El soplado es el método de fabricación utilizado para la obtención de botellas. También se producen por soplado los "films" de policarbonato.

Mientras que la extrusión se aplica a la fabricación de planchas de policarbonato celular y compacto.

Propiedades

Densidad: 1,20 g/cm3

Rango de temperatura de uso: -100 °C a +135 °C

Punto de fusión: apróx. 250 °C

Índice de refracción: 1,585 ± 0,001

Índice de transmisión lumínica: 90% ± 1%

Combustibilidad limitada.

Propiedades eléctricas

Constante dieléctrica a 1 MHz 2,9

Factor de Disipación a 1 MHz 0,01

Resistencia Dieléctrica 15 - 67 kV/mm

Resistividad Superficial 1015 Ω·m

Resistividad de Volumen 1014 - 1016 Ω/cm3

Propiedades mecánicas[editar]

Alargamiento a la Rotura 100-150 %

Coeficiente de Fricción 0,31

Dureza - Rockwell M70

Módulo de Tracción 2,3 - 2,4 GPa

Relación de Poisson 0,37

Resistencia a la Abrasión - ASTM D1044: 10-15 mg/1000 ciclos

Resistencia a la Compresión >80 MPa

Resistencia a la Tracción 55-75 MPa

Resistencia al Impacto Izod 600-850 J/m

Tensión de Fluencia / Limite Elástico 65 MPa

Se raya muy fácilmente y no tiene fácil reparación a diferencia del metacrilato.

Propiedades físicas

Absorción de agua - equilibrio 0,35 %

Absorción de agua - en 24 horas 0,1 %

Densidad 1,20 g/cm3

Índice de refracción 1,584 - 1,586

Índice de Oxígeno Límite 5 - 27 %

Inflamabilidad V0-V2

Número Abbe 34,0 (cantidad adimensional que surge al comparar el índice de refracción del material a distintas frecuencias).

Resistencia a los rayos ultra-violetas muy reducida.

Irrompible Resistencia al Impacto

Libertad de diseño - Curvado en frío y termoformado

Puede ser esterilizado con Vapor para aplicaciones Médicas.

Alta Resistencia a diversos Agentes Químicos

Propiedades térmicas

Calor Específico: aprox. 1200 J/(K· kg)

Coeficiente de Expansión Térmica: 65×10−6 - 70×10−6 K-1

Conductividad Térmica a 23 °C: 0,19-0,22 W/(m·K)

Resistente a las variaciones de temperatura (De -40°C a 120 °C)

Temperatura Máxima de Utilización: 115 - 130 °C

Temperatura Mínima de Utilización: -40 °C

Temperatura de deflexión en Caliente - 0,45 MPa: 140 °C

Temperatura de deflexión en Caliente - 1,8 MPa: 128 - 138 °C

Propiedades ópticas

Transmisión luminosa total de luz (3 mm)- 87%, ISO 489 nada mas

Transparencia hasta de 90% (espesor de 1 mm)

Estabilidad al UV (No en todos los grados)

Propiedades acústicas

Aislamiento acústico (4mm)- 27 dB

Aplicaciones:

o Eléctrico y electrónica: teléfonos celulares, computadoras, maquinas de fax,

cajas de fusibles, interruptores de seguridad, enchufes domésticos y de alto voltaje

o Insumos informáticos: DVD’s, CD’s de audio y CD-rom

o Automotor: cubiertas del espejo, luces traseras, direccionales, luces de

niebla y faros.o Bienes de consumo: calderas eléctricas, refrigeradores, licuadoras,

máquinas de afeitar eléctricas, e incluso secadoras de pelo.o Tiempo libre y seguridad: cascos de protección personal ligeros, gafas de

sol, anteojos de esquí, visores resistentes, cubiertas de binoculares y brújulas, lentes de uso común, lentes de ciclismo

o Botellas y empacado: biberones, botellas de agua y leche, recipientes para

microondas.o Medicina: incubadoras plásticas, dializadores de riñón, oxigenadotes de

sangre, conexiones de tubos, unidades de infusión, anteojos para una visión correcta, utensilios esterilizables.

o Vidriado: Cristales de seguridad para bancos, escudos de policía, laminas

de esmaltado para invernaderos y estadioso Entre los múltiples usos, se mencionó la fabricación de lentes. Esto se debe

a que es muy liviano y transparente. Este tipo de policarbonato vino a sustituir la pesadez de los lentes de cristal, ya que no solo es más liviano, sino que tiene un índice de refracción mucho mas alto. Eso significa que la luz se refracta más que en el cristal.

Ventajas en la construcción

o Resistencia al impacto extremadamente elevada. 30 veces más fuerte que

el acrílico puro.o Gran transparencia.

o Excelente ductilidad vs. Otros Polímeros (astillamiento)

o Resistencia y rigidez elevadas.

o Elevada resistencia a la deformación térmica.

o Elevada estabilidad dimensional, es decir, elevada resistencia a la fluencia.

o Buenas propiedades de aislamiento eléctrico.

o Elevada resistencia a la intemperie, con protección contra rayos ultravioleta.

o Excelente transmisión luminosa (88% de la luz visible)

o Libertad de Diseño - Curvado en Frío

o Facilidad en su manejo, corte, perforación, etc.

o Clasificación CC1 para aplicación como material de construcción

o Clasificación UL 94 Flamabilidad. No fácilmente inflamable.

o Clasificación UL 972 como material de protección contra asalto con armas -

vandalismo.

Desventajas

o Resistencia media a sustancias químicas.

o Sensibilidad al entallado y susceptibilidad a fisuras por esfuerzos.

o Sensibilidad a la hidrólisis.

Tipos:

Existen diferentes tipos de placas de policarbonato en el mercado, entre ellas:

1.- Policarbonato alveolar  también llamado celular o de cámara:

Son placas muy fuertes perfectas para la cobertura o división de espacios en los que se busque la transparencia. Su cara superior e inferior se hallan separadas por cámaras de aire o alveolos. Sus medidas son 2,10 m. de largo x 5, 80 m. de ancho. Pueden tener 4, 6, 8 o 10 mm. de espesor.

2.- Polisnake:

Son un tipo de placa de policarbonato alveolar de diseño innovador. De muy bajo

peso, proporcionan a las estructuras un revestimiento original y único.

3.- Policarbonato alveolar multiceldas:

De 25 mm. a 55 mm. de espesor, estas placas de policarbonato permiten el ahorro

de energía puesto que son excelentes transmisoras de luz. Debido a su extrema

resistencia, pueden considerarse irrompibles. Se utilizan para todo tipo de

cubiertas de alta tecnología.

4.- Policarbonato alveolar panal multiceldas:

Con un espesor de 16 mm., el sistema panal realza aún más la fortaleza del material. Al tratarse de una placa aislante, contribuye al ahorro energético. Es muy seguro, apto para cualquier clase de estructura. Posee protección UV en ambas caras de la placa.

Policarbonato compacto: son placas de policarbonato irrompibles muy parecidas al vidrio, livianas, extremadamente resistentes (250 veces más que un cristal común). Se presentan en medidas estándar de 3 m. de largo x 2,05 m. de ancho.

5.- Policarbonato compacto corrugado

Son totalmente compatibles con perfilería de hierro y aluminio. De gran

transparencia, luminosidad, resistencia y protección UV, estas placas de

policarbonato resultan muy fáciles de instalar.

6.- Chapas de policarbonato

También de fácil instalación, resistentes a altos impactos y excelentes aislantes,

se encuentran en dos formatos: trapezoidal o greca, o bien sinusoidal. Pueden ser

fabricadas a medida, en distintos espesores y colores, aunque por lo general

tienen 6,10 m. de largo x 1,10 m. de ancho

7.- Panel Easyroof:

Son placas de policarbonato de 30 mm. de espesor. Especiales para la cobertura

de azoteas de naves industriales, se caracterizan por su gran luminosidad y bajo

costo.

8.- Panel Leker

También utilizados para la cubierta de naves industriales, se destacan por su composición de dos placas; una de policarbonato compacto grecado que permite la recolección de agua al exterior, más otra interna de policarbonato alveolar de 10 mm.

9.- Modulit System

Son placas de policarbonato multiparedes de sistema panal, con doble protección

UV. De gran calidad, económicas e ideales tanto para instalaciones verticales u

horizontales, útiles como división de paredes.

Usos y aplicaciones del policarbonato

La construcción, la arquitectura, la industria, el diseño, el escaparatismo o el hogar

son campos donde las placas de policarbonato encuentran un enorme abanico de

posibilidades para su uso y aplicación aprovechando sus potenciales

características, que han hecho a este material cobrar ventaja sobre el propio vidrio

o el acero inoxidable.

Tienen la capacidad de hacer un edificio más luminoso, una oficina más cálida,

una planta de producción más segura, una silla de diseño innovador, una cabina

telefónica resistente o una mampara indestructible. Eso y mucho más.

El uso de las placas de policarbonato en la arquitectura y la construcción

Su buena transmisión de luz, su gran dureza, su aislamiento térmico y su

adaptación a cualquier superficie, desde la madera hasta el aluminio, hacen de las

placas de policarbonato unos materiales idóneos para la arquitectura y la

construcción por su resistencia a la intemperie y al envejecimiento.

Se utilizan para encristalar ventanas, además de techar cubiertas de edificios,

plantas industriales, casas, oficinas, comercios, terrazas, almacenes, invernaderos

o piscinas. Ahora también se utiliza para sustituir los tabiques de ladrillo por su

mejor aprovechamiento de la luz.

El uso de las planchas de policarbonato en la industria

Al ser materiales moldeables, ligeros e irrompibles, sin que se rajen o deformen

por el calor o el frío, las placas de policarbonato se usan en casi todos los sectores

industriales.

Su uso, al ser un material que no es tóxico, es recurrente en la fabricación de

ordenadores, discos compactos, teléfonos móviles, gafas, luces, faros, espejos,

cabinas telefónicas, incubadoras, accesorios náuticos, separadores blindados para

taxis o ventanillas de bancos y escudos policiales, entre otros productos.