Policarbonato: definición, propiedades, usos y aplicaciones industriales
Policarbonato: definición, propiedades y aplicaciones industriales — resistencia térmica, ligereza y transparencia para ventanas blindadas, electrónica, lentes y otras soluciones duraderas.
El policarbonato es un termoplástico amorfo y transparente, muy apreciado por su combinación de resistencia mecánica, estabilidad térmica y buena transmisión óptica. Presenta excelente resistencia al impacto, buena estabilidad dimensional y una densidad típica de ~1,20–1,22 g/cm³, es decir, aproximadamente la mitad del peso del vidrio, por lo que resulta mucho más ligero en aplicaciones estructurales y ópticas. Su temperatura de uso depende del grado: puede soportar cortos picos de temperatura cerca de 138°C (280°F), con una temperatura de transición vítrea (Tg) alrededor de 145–150°C; a la vez mantiene la tenacidad a temperaturas bajas (por ejemplo hasta −40°C / −40°F). Además es resistente a manchas y, en su forma final, no suele ser tóxico.
Propiedades principales
- Resistencia al impacto: muy elevada frente a impactos frente a materiales frágiles como el vidrio o incluso el PMMA (metacrilato).
- Transparencia y óptica: alta transmisión de la luz visible (grado óptico > 85–90 % en espesores finos) y un índice de refracción alrededor de 1,58.
- Estabilidad térmica: uso continuo limitado por el tipo de pieza; Tg ~145–150°C y buena resistencia hasta ~115–130°C en servicio continuo según condiciones y carga.
- Mecánicas: resistencia a la tracción típica ~55–75 MPa; módulo de elasticidad ~2,0–2,4 GPa; buena elongación antes de rotura comparado con plásticos rígidos.
- Procesabilidad: fácil de termoformar, inyectar y extruir; se puede mecanizar, soldar (ultrasonido, caliente) y pegar con adhesivos adecuados.
- Limitaciones: se raya con facilidad si no tiene recubrimiento; puede sufrir ataque por ciertos solventes y agentes alcalinos; requiere aditivos para mejorar la resistencia UV y a la llama.
Usos y aplicaciones industriales
Las industrias emplean el policarbonato en una gran variedad de productos por su ligereza y resistencia. Ejemplos representativos:
- Elementos de seguridad y cerramientos: vidrios de protección, mamparas, pantallas antibalas o semibalar, y cubiertas de protección.
- Óptica y electrónica: fabricación de gafas y lentes (lentes más finas y resistentes que las de vidrio), carcasas y cubiertas para teléfonos móviles y los ordenadores portátiles, paneles de instrumentos, y difusores para iluminación LED.
- Medioambiental y automoción: faros, cubiertas interiores y componentes estructurales donde se busca reducción de peso.
- Consumo y multimedia: históricamente se usó para CD y DVD por su estabilidad dimensional y claridad; actualmente se conserva en formatos ópticos y otros dispositivos donde la precisión óptica es importante.
- Industria médica y farmacéutica: equipos y dispositivos que requieren esterilización por métodos compatibles y buenas propiedades mecánicas.
- Fabricación y prototipado: filamentos y resinas para impresión 3D, piezas moldeadas y prototipos funcionales.
Procesos de transformación
El policarbonato se transforma por inyección, extrusión, termoformado y procesos de mecanizado. También es común su combinación en aleaciones y compuestos como PC/ABS (mejorando tenacidad y procesabilidad) o poliésteres reforzados. Para aplicaciones exteriores o de uso intensivo se aplican recubrimientos:
- Hardcoat o recubrimientos endurecedores para reducir el rayado (imprescindible en lentes y cubiertas ópticas).
- Estabilizantes UV y pigmentos que evitan el amarilleo por radiación solar.
- Aditivos ignífugos para cumplir normas eléctricas y de seguridad (clases UL y normas de inflamabilidad).
Ventajas y limitaciones
- Ventajas: alta resistencia al impacto, ligereza, buena transparencia, fácil procesado y capacidad de formar geometrías complejas.
- Limitaciones: tendencia a rayarse si no está recubierto, sensibilidad a ciertos disolventes y agentes de tensión química, y requerimiento de aditivos para exposición prolongada al exterior o requisitos de reacción a la llama.
Seguridad, salud y medio ambiente
El policarbonato en su forma final generalmente no es tóxico, pero en su fabricación y procesamiento entran en juego sustancias químicas que requieren control. Un compuesto asociado al proceso de síntesis del policarbonato es el Bisfenol A (BPA), sobre el que hay preocupación por su potencial actividad endocrina; por eso existen alternativas y procesos para reducir su presencia y fabricantes que ofrecen grados “BPA-free”.
Para aplicaciones en contacto con alimentos o en equipos médicos es importante verificar certificaciones específicas y que el grado de policarbonato cumpla las normas vigentes.
Reciclaje y disposición
El policarbonato suele identificarse dentro del grupo 7 (“otros”) en los códigos de reciclaje. Es reciclable mecánicamente en muchas instalaciones, aunque la revalorización depende de la limpieza y la mezcla de colores y aditivos. También se están desarrollando procesos químicos y de regeneración para recuperar monómeros o producir nuevos polímeros. En la eliminación final se recomienda gestionar conforme a normativas locales para minimizar impacto ambiental.
Consejos para seleccionar policarbonato
- Para uso exterior o en lentes, elegir grados con recubrimiento anti‑rayado y protección UV.
- En electrónica o entornos de riesgo de incendio, optar por grados autoextinguibles o con aditivos ignífugos certificados.
- Si la superficie debe permanecer libre de arañazos (carcasas, paneles ópticos), verificar la presencia de hardcoat o tratamientos superficiales adecuados.
- Si la trazabilidad o la ausencia de ciertos compuestos es crítica (por ejemplo BPA), solicitar fichas técnicas y declaraciones del fabricante.
En resumen, el policarbonato es un material versátil y resistente, utilizado en multitud de sectores industriales por su ligereza, transparencia y tenacidad. Su correcta selección (grado, aditivos y tratamiento superficial) y un manejo responsable tanto en la fabricación como en el reciclaje permiten aprovechar sus ventajas minimizando riesgos y limitaciones.
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Preguntas y respuestas
P: ¿Qué es el policarbonato?
R: El policarbonato es un material termoplástico transparente que es duro y estable, resistente a las altas y bajas temperaturas, resistente a las manchas, no es tóxico y tiene un peso de una sexta parte del vidrio.
P: ¿Cuáles son las ventajas del policarbonato?
R: Las principales ventajas del policarbonato son su gran resistencia y su poco peso. También tiene muy buena transparencia y durabilidad.
P: ¿Qué productos se pueden fabricar con policarbonato?
R: Las industrias utilizan el policarbonato para fabricar diferentes productos, como ventanas a prueba de balas, CD y DVD, lentes de gafas, cubiertas para teléfonos móviles, ordenadores portátiles y otros equipos electrónicos.
P: ¿Es tóxico el proceso de fabricación del policarbonato?
R: Aunque el producto en sí no es tóxico, en el proceso de fabricación se utilizan sustancias químicas tóxicas (como el bisfenol A).
P: ¿Cuánto pesa el policarbonato en comparación con el vidrio?
R: El policarbonato pesa una sexta parte de lo que pesa el vidrio.
P: ¿A qué temperatura pueden resistir los policarbonatos?
R: Los policarbonatos pueden resistir temperaturas de hasta 138°C (280°F) o -40°C (-40°F).
P: ¿Por qué las empresas utilizan policarbonatos transparentes para las lentes de las gafas?
R: Las empresas utilizan policarbonatos transparentes para las lentes de las gafas porque tienen una transparencia y una durabilidad muy buenas, lo que les permite ser más delgadas que las lentes de vidrio normales.
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