Plsticos y Materiales compuestos

Plsticos y Materiales compuestosPolicarbonato

IntroduccinEl Policarbonato es un termoplstico con propiedades muy interesantes en cuanto a su resistencia al impacto, su resistencia al calor y su transparencia ptica, de tal forma que el material ha penetrado fuertemente en el mercado con una variedad de funciones.ResumenLos policarbonatos son un grupo de termoplsticos fciles de trabajar y moldear y ltimamente son utilizados ampliamente en la manufactura moderna.

HistoriaEl Dr. H. Schnell (empleado de Bayer AG, Alemania) y D. W. Fox (empleado de General Electric Company, Estados Unidos) descubrieron el policarbonato en los aos 50 solo que el primero lo descubri 2 aos antes, cada uno por su cuenta. El policarbonato se utiliza en aplicaciones comerciales desde finales de los 50. El policarbonato se utiliz inicialmente para aplicaciones de electricidad y electrnica, por ejemplo en cajas de conexiones o de fusibles, tableros y conectores de enchufe, y ms tarde para cubiertas translcidas de invernaderos y edificios pblicos. Las excelentes propiedades del policarbonato extendieron rpidamente su utilizacin a muchas otras aplicaciones, entre las mejores opciones disponibles. En 1982 se comercializ el primer CD de audio que reemplazara rpidamente a los discos de vinilo. Diez aos despus la tecnologa de grabacin ptica dio origen al CD-ROM, y en 15 aos aparecieron los primeros DVD. En todos estos sistemas de almacenamiento ptico de datos se utiliza el policarbonato. Desde mediados de los 80 se producen botellones de policarbonato de 18 litros que reemplazan a los pesados y frgiles recipientes de vidrio. Estos envases ligeros e irrompibles ya son comunes en muchos locales pblicos y de oficinas. En Estados Unidos ya se producan faros de automvil en policarbonato desde los ltimos aos 80, y Europa los autoriz en 1992. Unos diez aos despus prcticamente todos los coches nuevos europeos tenan faros de policarbonato.

Composicin qumicaCadena de policarbonatoLa frmula condensada del policarbonato es:

Toma su nombre por los grupos carbonatos en su cadena principal. Tambin es conocido como policarbonato de Bisfenol A porque se elabora a partir del Bisfenol A y fosgeno. Los policarbonatos son un grupo particular de termoplsticos (pueden ser moldeado en caliente), son trabajados, moldeados y termo reformados fcilmente, estos plsticos son ampliamente usados en la fabricacin del cristal a prueba de balas por ser un material muy durable.FabricacinLos mtodos ms utilizados para la obtencin de los diferentes productos de policarbonato son la inyeccin, el soplado y la extrusin. La inyeccin se aplica a la fabricacin de piezas con geometras complejas o a elementos que necesiten una elevada transparencia como los CD's o DVD's.El soplado es el mtodo de fabricacin utilizado para la obtencin de botellas. Tambin se producen por soplado los "films" de policarbonato.Mientras que la extrusin se aplica a la fabricacin de planchas de policarbonato celular y compacto.El primero, el moldeo por inyeccin requiere temperaturas y presiones ms elevadas que cualquier otra tcnica de transformacin, pero proporciona piezas y objetos de bastante precisin (siempre y cuando la resina utilizada no tenga una retraccin excesiva), con superficies limpias y lisas, adems de proporcionar un magnfico aprovechamiento del material, con un ritmo de produccin elevado. Sin embargo, a veces, las piezas deben ser refinadas o acabadas posteriormente, para eliminar rebabas. El fundamento del moldeo por inyeccin es inyectar un polmero fundido en un molde cerrado y fro, donde solidifica para dar el producto. La pieza moldeada se recupera al abrir el molde para sacarla. Bsicamente el soplado est pensado para su uso en la fabricacin de productos de plstico huecos; una de sus ventajas principales es su capacidad para producir formas huecas sin la necesidad de tener que unir dos o ms partes moldeadas separadamente.Los pasos bsicos del proceso son iguales:1. Fundir el material2. Obtener el precursor3. Introducir el precursor hueco en el molde de soplado4. Insuflar aire dentro del precursor que se encuentra en el molde5. Enfriar la pieza moldeada6. Retirar la pieza del moldeY por ltimo el modo de extrusin ase que el polmero fundido se presione constantemente a travs de un orificio denominado matriz, que da al polmero fundido su forma definitiva. Este proceso hace posible crear tuberas, perfiles o lminas infinitamente largas.Propiedades Fsicas

Absorcin de Agua - Equilibrio ( % )0,35

Absorcin de Agua - en 24 horas ( % )0,1

Densidad ( g cm-3 )1,2

Indice Refractivo1,584-6

Indice de Oxgeno Lmite ( % )25-27

InflamabilidadV0-V2

Nmero Abbe34,0

Resistencia a los Ultra-violetasAceptable

Propiedades

Propiedades Elctricas

Constante Dielctrica @1MHz2,9

Factor de Disipacin a 1 MHz0,01

Resistencia Dielctrica ( kV mm-1 )15-67

Resistividad Supeficial ( Ohm/sq )1015

Resistividad de Volumen ( Ohmcm )1014-1016

Propiedades Mecnicas

Alargamiento a la Rotura ( % )100-150

Coeficient de Friccin0,31

Dureza - RockwellM70

Mdulo de Traccin ( GPa )2,3-2,4

Relacin de Poisson0,37

Resistancia a la Abrasin - ASTM D1044 ( mg/1000 ciclos )10-15

Resistencia a la Compresin ( MPa )>80

Resistencia a la Traccin ( MPa )55-75

Resistencia al Impacto Izod ( J m-1 )600-850

Propiedades Trmicas

Calor Especfico ( J K-1 kg-1 )aprox. 1200

Coeficiente de Expansin Trmica ( x10-6 K-1 )66-70

Conductividad Trmica ( W m-1 K-1 )0,19-0,22 a 23C

Temperatura Mxima de Utilizacin ( C )115-130

Temperatura Mnima de Utilizacin ( C )-135

Temperatura de Defleccin en Caliente - 0.45MPa ( C )140

Temperatura de Defleccin en Caliente - 1.8MPa ( C )128-138

En general el policarbonato es un material que permite su utilizacin en innumerables aplicaciones. Como hemos visto sus propiedades de transparencia, resistencia al impacto y su capacidad de soportar temperaturas de hasta 130C, 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 220C, otro que impida el paso de gran parte de los rayos UV, otro que soporte la abrasin, otro que tenga un excelente comportamiento frente a compuestos qumicosUsos y aplicacionesLos componentes electrnicosEl policarbonato se utiliza principalmente para aplicaciones electrnicas que aprovechan sus caractersticas de seguridad colectiva. Ser un buen aislante elctrico y que tiene resistencia al calor y propiedades retardantes de llama, que se utiliza en varios productos asociados con el hardware elctrico y de telecomunicaciones. Tambin puede servir como dielctrico en condensadores de alta estabilidad. Sin embargo, la produccin comercial de policarbonato condensadores ha dejado sobre todo a raz de la decisin de Bayer AG de suspender la produccin de la pelcula de policarbonato condensador de grado al final del 2000.Materiales de construccinEl segundo mayor consumidor de policarbonatos es la industria de la construccin, por ejemplo, para lucernarios, acristalamiento plana o curva, y las paredes de sonido.

El almacenamiento de datosUna de las principales aplicaciones de policarbonato es la produccin de discos compactos, DVD y discos Blu-ray. Estos discos se producen mediante moldeo por inyeccin de policarbonato en una cavidad de molde que tiene en un lado un estampador de metal que contiene una imagen negativa de los datos del disco, mientras que el otro lado del molde es una superficie de espejo. Los productos tpicos de la hoja/pelculas incluyen aplicaciones en publicidad.Automocin, aviones, y los componentes de seguridadEn la industria del automvil, moldeado por inyeccin de policarbonato puede producir superficies muy lisas que hacen que sea muy adecuado para las piezas metalizadas directos tales como biseles decorativos y reflectores pticos. Sus resultados de contraccin del molde uniformes en las partes con mayor precisin que las de polipropileno. Sin embargo, debido a su susceptibilidad a la fisuracin por tensin ambiental, su uso se limita a aplicaciones de baja tensin. Puede ser laminado para hacer a prueba de balas "de cristal", aunque "a prueba de balas" es ms preciso para las ventanas ms delgadas, tales como los utilizados en las ventanas a prueba de balas en los automviles. Las barreras ms gruesas de plstico transparente utilizado en las ventanas y barreras de cajeros en los bancos tambin son de policarbonato.La llamada "prueba de robos" envase de plstico grande para los artculos ms pequeos, que no se pueden abrir con la mano, se hace de manera uniforme a partir de policarbonato.La cubierta de la cabina del F-22 aviones de combate Raptor est hecho de una pieza de policarbonato de alta calidad ptica, y es la pieza ms grande de su tipo formado en el mundo.Empresas de seguridad de Sudfrica han puesto en marcha la "barra antirrobo transparente" bajo una variedad de nombres comerciales, hechos de policarbonato.Automocin: Los soportes moldeados para los espejos, luces traseras, seales de giro, luces antiniebla, faros, que contribuyen a dar al coche un estilo nico.Envases y embalajes: Las botellas de policarbonato, los contenedores y las vajillas pueden soportar tensiones extremas durante su utilizacin y limpieza, incluyendo su esterilizacin. Pueden utilizarse para servir, congelar y volver a calentar comida en el microondas, con lo que ahorran tiempo y energa. Son a prueba de golpes y prcticamente irrompibles: una alternativa segura al vidrio.Electricidad y electrnica: El poco peso del policarbonato, su resistencia al impacto y a la rotura lo hacen adecuado para los telfonos inalmbricos, ordenadores, mquinas de fax, etc. porque soportan los golpes, araazos y cadas accidentales del uso diario.Principales productores a nivel mundialPor regiones, Asia ostenta el liderazgo con 40 por ciento del mercado mundial de PC, donde se duplic la demanda en los ltimos cinco aos. Norteamrica y Europa ocupan la segunda y tercera posicin respectivamente.Frente a una demanda mundial de 1,8 millones de toneladas en el ao 2000, se dispuso de una capacidad nominal de 1,9 millones de toneladas; con lo que la demanda fue apenas satisfecha. Debido a la debilidad de la economa mundial, la demanda ha disminuido notablemente en 2001,Los productores lderes de PC: Bayer y General Electric, tuvieron en el ao 2000 ms del 65 por ciento de la capacidad mundial de produccin, Dow Plastics algo ms del 10 por ciento y los productores japoneses Teijin Chemicals, Mitsubishi e Idemitsu cerca del 20 por ciento.ReciclajeSe han llevado a la prctica experiencias para recuperar el policarbonato de CD's y botellas de leche y agua, transformndolos a travs de su bajociclaje en productos de baja calidad, como cajas o aplicaciones en la construccin; o bien mezclarlo en cantidades determinadas con material virgen y obtener productos de ms calidad como botellas. Bayer AG realiza el reciclado de discos pticos y de bidones de agua en policarbonato siguiendo una serie de pasos, para la separacin de los materiales metlicos y los distintos tipos de plsticos que puedan llevar como tapones, pegatinas. Esos residuos de policarbonato se mezclan con nueva granza y se le aaden los aditivos que hagan falta para la obtencin de nuevos productos de calidad controlada. La principal limitacin de este proceso son los colorantes que llevara aadido el residuo y que lo pueden hacer no vlido para algunas aplicaciones en las que se utiliza como productos de electrnica, etc.Pero por desgracia de momento este proceso no resulta muy ventajoso econmicamente.

BIBLIOGRAFIA