Policarbonato

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

Se descubrió en 1928 pero fue hasta 1952, por Bayer y 1953, por G.E. que se desarrollaron los procesos de producción. Patentaron estas empresas casi simultáneamente, Bayer 8 días antes que G.E. Y en 1959 y 1960, respectivamente, estas dos empresas entraron en producción.

Tardo el material en colocarse en el mercado. En 1982 entraron los CDs que se hicieron con policarbonato y desde los años 80s se comenzó a usar para botellas de agua, en sustitución de vidrio.

El Policarbonato es un polímero formado de moléculas de Bis fenol-A, unidas con grupos de carbonato.

PROPIEDADES

Alta durabilidad: el policarbonato es un material muy duradero. Esto hace que sea el material elegido para muchos usos en el campo de la construcción.

Resistencia a la fragmentación: El policarbonato es virtualmente irrompible. Por su gran resistencia al impacto, el plástico de policarbonato es proporciona gran seguridad.

Transparencia: El policarbonato es un plástico muy claro que ofrece excelente visibilidad y deja pasar mejor la luz que los materiales alternativos.

Ligereza: El policarbonato es un plástico ligero por lo que es demandado para su uso en construcción de techos. Esto promueve la eficacia de los recursos y reduce los costos financieros y ambientales.

Termo estabilidad: El plástico policarbonato muestra excelente resistencia térmica.

PROPIEDADES Y CARACTERISTICAS DE LÁMINA DE POLICARBONATO

Trasmisión de luz uniforme: para crear espacios interiores con agradable luz difusa, sin brillos, cuando es instalada en techos y tragaluces. Las Placas de Policarbonato contribuyen al ahorro de energía reduciendo sus requerimientos de luz artificial

Resistencia contra impactos: con la gran ventaja de ser virtualmente irrompible ante impactos con superior resistencia de hasta 300 veces mayor que el vidrio y hasta 30 veces más que el acrílico

Lámina de Policarbonato

Flexibilidad y ligereza: para ahorrar costos en mano de obra y estructuras de apoyo con paneles plástico, perfiles y planchas de policarbonato más livianas que el vidrio y el acrílico ofreciendo protección adicional y prolongada vida útil resistiendo al los elementos como el calor y el frío sin rajaduras ni quebraduras

Capacidad aislante: de los policarbonatos, por sus propiedades térmicas de baja conducción para un mejor control de temperaturas

Durabilidad y estabilidad: sin cambios drásticos en apariencia como amarilla miento convirtiéndose en la cubierta de policarbonato ideal que durará durante muchos años sin ser afectada por los elementos del clima, tales como el sol, viento, lluvia, granizo y rayos UV

Protección anti-inflamable: con elemento “auto extinguible” según las normas internacionales. Ante excesivas temperaturas las planchas de policarbonato se funden comportándose como el material ideal para productos celulares con la ventaja adicional de no ser tóxico

Versatilidad de diseño: por la propiedad de termo moldeado, las placas de policarbonato son un elemento preferido por arquitectos e ingenieros para el cierre de áreas que requieren de luz natural.

CUADRO COMPARATIVO

El policarbonato presenta ciertas ventajas respecto a las propiedades anteriores y son:

• Resistencia a el impacto 200 veces mayor que el vidrio.• Más liviano que el vidrio• Facilidad de curvar en frio• Es más aislante del calor que el vidrio• Presentan elevados índices de transmisión luminosa por lo que es ideal para utilizar la luz

natural.• Soporta temperaturas de -100°C a 135°C• Requiere poco mantenimiento• Impide 98% de rayos ultravioletas dañinos.• Reemplazo al cristal en los lentes de vidrio.• Con él se fabrican los cristales "a prueba de balas"

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• Es un material termo-rígido, es decir, no se funde y no puede moldearse por segunda vez (esto cuando es usado en cristales de lentes).

• Es aislante eléctrico• Posee espesor reducido por lo que es ideal para fabricación de pantallas para celular• Es un material resistente frente al fuego, y sanidad.• Es mejor plástico que el PETG(Polietileno tereftalato glicol)

Proceso de obtención del policarbonato

En un reactor que opera continuamente desde 260-300 ° C y presión ambiental se le introducen los compuestos fenol, bisfenol A, hidróxido de sodio, acido clorhídrico cloruro de metileno y fosgeno. En este paso, comienza la reacción despolimerización, primero el bisfenol A reacciona con el NAOH. El grupo hidroxilo va a actuar como lo que hacen las bases, y le dona un protón al bisfenol A. Cuando esto sucede, el grupo hidroxilo se convierte en una molécula de agua, yel bisfenol A, un alcohol, se encontrará en la forma de su sal sódica. A continuación, la misma reacción ocurre de nuevo en el grupo alcohol del bisfenol A. Ahora que el bisfenol A es una sal, reacciona con el fosgeno. El oxígeno en la sal de bisfenol A, ahora tiene una carga negativa sobre el mismo. Esto significa que puede donar un par de electrones al átomo de carbono en el fosgeno. Recuerde, que el carbono se carece de la densidad de electrones, ya que está al lado de que el oxígeno electronegativo. Cuando el carbono recibe un nuevo par de electrones del bisfenol A, la sal, que le permite ir de una de las parejas que habían estado compartiendo equitativa con el oxígeno

Del carbonilo. Esta pareja se basa en que el oxígeno le da una carga negativa. Los dos electrones para conseguir el arranque son el par de la de carbono ha estado compartiendo con uno de los átomos de cloro. Por lo que el cloro y sus electrones son expulsados de la molécula. La molécula que nos queda se llama cloroformato. En cuanto a los iones de cloruro que fue expulsado, se unirá con la de iones de sodio que ha estado dando vueltas en silencio durante toda la conmoción, para formar Mal. Este cloroformiato puede ser atacado por otra molécula de bisfenol A fosgeno apenas era. Una segunda molécula de bisfenol A puede atacar al igual que lo hizo la primera. Después de esto, los grupos de la sal en la nueva molécula grande se pueden formar reaccionar con más fosgeno, y de esta manera, la molécula crece, hasta que tengamos el policarbonato. Luego, es pasado a un tanque de retención, ya que el proceso de tratamiento no puede manejar cargas cambiantes pesadas y estos tanques son utilizados para igualar los flujos entrantes, para ser transferidos después a cuatro centrifugas, donde por medio de la rotación se separan las muestras por fuerza centrípeta en sus componentes o fases, en función de su densidad. Este proceso es repetido4 veces para tratarse eliminar en su mayoría todos los restos de los compuestos agregados en una primera fase y obtener un compuesto mas puro. Además de estas centrifugas es retirado la sal de NaCl formada con el fin de surecuepracion y reciclaje. En el ultimo proceso de centrifugación, se introduce a esa corriente, agua proveniente de un desmineralizado, se suele colocar a la salida de algún equipo, para eliminar los restos de sales que pueda llevar el agua des pues de la primera etapa de desmineralización. Su uso está destinado a aplicaciones donde se

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requiera un agua extremadamente pura. Las resinas que contienen estos des mineralizadores una vez agotadas no se regeneran y se sustituyen por otras. Y en la corriente de salida de la cuarta centrifuga desagregado vapor que viene del agua desmineralizada dirigida a un concentrador en donde se va a purificar y secar el compuesto con ayuda de nitrógeno. De este concentrador sale el policarbonato en polvo directo a una extrusora, La extrusión plástica normalmente usa astillas plásticas o pellets que están usualmente secasen un depósito de alimentación o tolva antes de ir al tornillo de alimentación (husillo). La resina del polímero es calentada hasta el estado de fusión por resistencias que se encuentran el cañón de la extrusora y el calor por fricción proveniente del tornillo de extrusión (husillo). El husillo fuerza a la resina a pasar por el cabezal dándole la forma deseada (lámina, cilindrica, tiras, etc.). Elmaterial extruido se enfría y se solidifica ya que es tirado del troquel a un tanquede agua. En algunos casos (tales como los tubos de fibras-reforzadas), elmaterial extruido es pasado a través de un largo troquel, en un proceso llamado pultrusión, o en otros casos pasa a través de rodillos de enfriamiento (calandria) para sacar una lámina de las dimensiones deseadas para termo formar la lámina

Se retira el nitrógeno, y el resto se introduce a un equipo donde con ayuda de un intercambiador de calor se le dará la forma al policarbonato como unos copos de tamaño irregular

Procedimiento para la fabricación de policarbonato mediante transesterificación en estado fundido de carbonato de diarilo con compuestos de dihidroxiarilo, que contiene una serie de etapas, caracterizado porque, además del compuesto de monohidroxiarilo, también se aísla el carbonato de diarilo en exceso de las corrientes de vapor, (i) incorporándose la corriente de vapor formada a media altura a una primera columna, y (ii) separándose la corriente de vapor en un producto de cabeza, que contiene el compuesto de monohidroxarilo de alta pureza, y en un producto de caldera, y (iii) pudiéndose utilizar el compuesto de monohidroxiarilo de alta pureza de (ii) directamente en el proceso de fabricación de nuevo, y (iv) suministrando el producto de caldera de (ii) de nuevo a media altura a una segunda columna, y (v) separándose este primer producto de caldera de la segunda columna en un producto de caldera de la segunda columna, que contiene los productos secundarios de alto punto de ebullición, y en un producto de cabeza, y (vi) suministrando de nuevo el producto de cabeza de (v) a media altura a una tercera columna, y (vii) extrayéndose los productos de bajo punto de ebullición por la cabeza de la tercera columna, y extrayendo el carbonato de diarilo como producto de caldera o en corriente lateral, y (viii) reciclándose el carbonato de diarilo extraído directamente al proceso de transesterificación para la fabricación de policarbonato.

Transformación

• Tratamiento previo: secar el granulado húmedo. • Inyección y extrusión: se requieren presiones elevadas.• Termoconformado: solo con planchas y láminas perfectamente secas, de lo contrario se

forman burbujas

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• Mecanizado: sin problemas, ligera tendencia a lubricarse, enfriamiento por aire o agua, no utilizar emulsiones de aceite.

• Soldadura: conviene secar antes a las piezas. Después de soldar con gas caliente, hay que recocer.

• Recocido: de piezas inyectadas y semifabricadas para relajar tensiones en estufa de aire o baño de aceite.

En la siguiente tabla aparecen descritas las propiedades físicas, químicas, mecánicas,... para un policarbonato de bisfenol A general:

Propiedades EléctricasConstante Dieléctrica @1MHz 2,9Factor de Disipación a 1 MHz 0,01Resistencia Dieléctrica ( kV mm-1 ) 15-67Resistividad Superficial ( Ohm/sq ) 1015Resistividad de Volumen ( Ohmcm ) 1014-1016

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Propiedades Mecánicas

Alargamiento a la Rotura ( % ) 100-150Coeficiente de Fricción 0,31Dureza - Rockwell M70Módulo de Tracción ( GPa ) 2,3-2,4Relación de Poisson 0,37Resistencia a la Abrasión - ASTM D1044 ( mg/1000 ciclos ) 10-15Resistencia a la Compresión ( MPa ) >80Resistencia a la Tracción ( MPa ) 55-75Resistencia al Impacto Izod ( J m-1 ) 600-850

Propiedades Físicas

Absorción de Agua - Equilibrio ( % ) 0,35Absorción de Agua - en 24 horas ( % ) 0,1Densidad ( g cm-3 ) 1,2Índice Refractivo 1,584-6Índice de Oxígeno Límite ( % ) 25-27Inflamabilidad V0-V2Número Abbe 34,0Resistencia a los Ultra-violetas Aceptable

Propiedades Térmicas

Calor Específico ( J K-1 kg-1 ) approx. 1200Coeficiente de Expansión Térmica ( x10-6 K-1 ) 66-70Conductividad Térmica ( W m-1 K-1 ) 0,19-0,22 a 23CTemperatura Máxima de Utilización ( C ) 115-130Temperatura Mínima de Utilización ( C ) -135Temperatura de Defección en Caliente - 0.45MPa ( C ) 140Temperatura de Defección en Caliente - 1.8MPa ( C ) 128-138

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Propiedades del Policarbonato en Película

Propiedad Valor

Alargamiento a la Rotura - Longitudinal

% approx. 100 - grado N,DE1, approx. 40 - grado KG

Alargamiento a la Rotura - Transversal

% approx. 100 - grado N,DE1, >100 - grado KG

Factor de Disipación a 1 MHz 0,010Permeabilidad al Agua a 25C x10-13 cm3. cm cm-

2 s-1 Pa-1 1050

Permeabilidad al Dióxido de Carbono a 25C

x10-13 cm3. cm cm-2 s-1 Pa-1

4,8

Permeabilidad al Hidrógeno a 25C

x10-13 cm3. cm cm-2 s-1 Pa-1

9,0

Permeabilidad al Nitrógeno a 25C

x10-13 cm3. cm cm-2 s-1 Pa-1

0,23

Permeabilidad al Oxígeno a 25C x10-13 cm3. cm cm-2 s-1 Pa-1

1,05

Resistencia Dieléctrica a 25µm de grosor

kV mm-1 350 a 40µm

Resistencia a la Tracción - Longitudinal

MPa >80 - grado N,DE1, >220 - grado KG

Resistencia a la Tracción - Transversal

MPa >80

Resistencia al Desgarro Inicial g µm-1 12-29Temperatura de Sellado en Caliente

C 204-221

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LOS DIFERENTES 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.

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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.

El uso de placas de policarbonato en el diseño y el escaparatismo

Las placas de policarbonato son unos productos muy requeridos por los diseñadores para los acabados con formas muy innovadoras en mobiliario urbano y de oficinas. También, en rotulación, anuncios luminosos y soportes publicitarios.

En el mundo del escaparatismo, los diseñadores han encontrado en las placas de policarbonato un aliado para enriquecer de color, originalidad y vanguardismo los escaparates de tiendas tradicionales y los

escaparates holográficos o interactivos.

Aplicaciones de las planchas de policarbonato en el hogar

Las enormes propiedades de las placas de policarbonato tampoco han sido ajenas para su uso doméstico, a la hora de ahorrar costes en calefacción y luz y ofrecer una mayor seguridad en el hogar.

Mamparas de baños y duchas, muebles, ventanas, techos, tabiques, artículos de

vidrio o electrodomésticos son algunas de las aplicaciones domésticas con placas de policarbonato, haciendo del hogar un lugar más agradable y acogedor, con un ahorro importante en energía para su propietario.

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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 es compañero de viaje 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 destina nados únicamente a este mercado.

Hablando del campo de la óptica, ¿Quién no ha oído 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.

Podríamos poner muchos más ejemplos de aplicaciones del policarbonato, como 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. Casi para cada necesidad existe una versión de policarbonato que se puede utilizar.