PC - Policarbonato

El policarbonato (PC) es un termoplastico de ingenieria amorfo de alto rendimiento que se distingue por su extraordinaria combinacion de resistencia al impacto, transparencia optica y estabilidad termica. Descubierto de forma independiente por Bayer y General Electric en 1953, el policarbonato se ha convertido en uno de los plasticos de ingenieria mas utilizados para aplicaciones que demandan claridad, tenacidad y precision dimensional.

El mercado global de policarbonato se valoro en aproximadamente $20 mil millones de dolares en 2024 y se proyecta un crecimiento a una tasa compuesta anual (CAGR) del 5,5% hasta 2030, impulsado por la creciente demanda en iluminacion automotriz, difusion LED, pantallas electronicas y materiales de construccion sostenibles. La produccion global supera los 6 millones de toneladas anuales, con el policarbonato de bisfenol A (BPA) representando mas del 95% de la produccion comercial segun datos de la industria de IHS Markit.

Las resinas de policarbonato cumplen con las especificaciones ASTM D3935 para materiales de moldeo y extrusion de policarbonato. Los grados seleccionados cumplen con FDA 21 CFR 177.1580 para aplicaciones de contacto con alimentos, USP Clase VI para dispositivos medicos, y la clasificacion UL 94 V-0 en espesores tan bajos como 0,5 mm para aplicaciones electricas y electronicas. Los grados opticos cumplen con ASTM D1003 para mediciones de transmision de luz y turbidez.

Las propiedades clave del policarbonato incluyen:

• Excepcional resistencia al impacto: practicamente irrompible en condiciones normales, con valores de impacto Izod con entalla superiores a 600 J/m. El PC mantiene su resistencia al impacto en un amplio rango de temperaturas de -40°C a 130°C.
• Claridad optica excepcional con transmision de luz del 88–90% y baja turbidez, rivalizando con el vidrio en transparencia mientras es 250 veces mas resistente al impacto.
• Alta temperatura de deflexion termica de 130–145°C, permitiendo servicio continuo a temperaturas muy superiores a la mayoria de los termoplasticos transparentes.
• Excelente estabilidad dimensional con baja contraccion en molde (0,5–0,7%) y minima fluencia bajo carga sostenida, produciendo piezas precisas y consistentes.
• Resistencia intrinseca a la llama: el policarbonato es autoextinguible y alcanza UL 94 V-2 sin aditivos. Los grados retardantes de llama logran V-0 en secciones de pared delgada.
• Buenas propiedades de aislamiento electrico con caracteristicas dielectricas estables en un amplio rango de frecuencia y temperatura.
• Amplia libertad de diseno con la capacidad de producir geometrias complejas de pared delgada, bisagras vivas y elementos opticos integrados mediante moldeo por inyeccion.

Quimica y estructura

El policarbonato se produce por la reaccion de bisfenol A (BPA) con fosgeno (proceso interfacial) o carbonato de difenilo (proceso en fundido). El enlace carbonato (–O–CO–O–) en la cadena principal del polimero, combinado con los anillos aromaticos rigidos del bisfenol A, proporciona la combinacion unica de tenacidad, transparencia y resistencia termica que distingue al policarbonato de otros termoplasticos amorfos.

La estructura amorfa del policarbonato es responsable de su claridad optica: la ausencia de regiones cristalinas elimina la dispersion de la luz. El peso molecular se controla cuidadosamente durante la polimerizacion para equilibrar el flujo en fundido (procesabilidad) con el rendimiento mecanico, donde los grados de mayor peso molecular ofrecen mayor tenacidad a costa de una mayor viscosidad en fundido.

Grados disponibles

PC de proposito general proporciona el equilibrio estandar de resistencia al impacto, claridad optica, resistencia termica y procesabilidad para moldeo por inyeccion y extrusion. Estos grados se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, desde carcasas electronicas hasta componentes automotrices y productos de consumo.

PC optico y de difusion de luz son grados disenados para aplicaciones de iluminacion de precision con transmision de luz, turbidez y caracteristicas de difusion controladas. Estos grados son esenciales para lentes LED, guias de luz, lentes de faros automotrices y paneles de iluminacion arquitectonica donde la distribucion uniforme de la luz es critica.

PC retardante de llama logra UL 94 V-0 en espesores de pared tan bajos como 0,5 mm utilizando sistemas retardantes de llama no halogenados. Estos grados mantienen alta transparencia y resistencia al impacto mientras cumplen con requisitos estrictos de seguridad contra incendios para carcasas electricas, carcasas de baterias y equipos de telecomunicaciones.

PC reforzado con fibra de vidrio con contenidos del 10% al 40% de fibra de vidrio, estos grados proporcionan mayor rigidez, resistencia a la traccion y temperatura de deflexion termica, al tiempo que reducen la expansion termica y la fluencia. Estos grados se utilizan en componentes estructurales, carcasas que requieren tolerancias dimensionales ajustadas y piezas sometidas a cargas mecanicas sostenidas.

PC de contacto con alimentos aprobado por FDA cumple con FDA 21 CFR 177.1580 y se produce con niveles de monomero residual estrictamente controlados. Estos grados sirven a equipos de procesamiento de alimentos, botellas de agua reutilizables, contenedores de almacenamiento de alimentos y biberones donde el cumplimiento regulatorio y la seguridad son fundamentales.

Procesamiento

El policarbonato se procesa principalmente por moldeo por inyeccion y extrusion. Las temperaturas de fusion recomendadas son 280–320°C con temperaturas de molde de 80–120°C. Las temperaturas de molde mas altas mejoran el acabado superficial, reducen las tensiones internas y mejoran el rendimiento al impacto. El PC requiere secado completo a un contenido de humedad inferior al 0,02% antes del procesamiento; los secadores desecantes a 120°C durante 3–4 horas son la practica estandar.

El policarbonato tambien se procesa por extrusion de laminas (para termoformado, acristalamiento y senalizacion), extrusion de pelicula, moldeo por soplado y moldeo por inyeccion multicomponente (2K). Las opciones de posprocesamiento incluyen recubrimiento duro para resistencia a la abrasion, recubrimientos antivaho y antirreflejo, capas de proteccion UV, impresion y metalizacion. El PC es compatible con tecnicas de moldeo por insercion y sobremoldeo para ensamblajes complejos de multiples materiales.