Policarbonato (PC) en la práctica: ¿qué determina la durabilidad de una lámina o componente transparente?
Una lámina de cubierta transparente, un resguardo de máquina y una visera pueden parecer similares, pero los requisitos del material son muy diferentes. Las letras PC en una especificación no son suficientes para seleccionar el policarbonato adecuado para una aplicación.
El policarbonato es uno de los termoplásticos de ingeniería transparentes más importantes. Combina alta resistencia al impacto, buena rigidez y muy buena transmisión de luz. Por ello se utiliza en construcción, resguardos de seguridad, aplicaciones automotrices, piezas eléctricas y electrónicas, iluminación y muchos componentes técnicos.
La selección comienza con las condiciones de servicio
Para cubiertas, el diseñador debe considerar la carga, la geometría de la lámina, el soporte, la expansión térmica y los años de exposición a los rayos UV. Una protección de máquina añade requisitos de desempeño al impacto, calidad óptica, fijación y contacto con agentes de limpieza. Un componente moldeado por inyección también introduce consideraciones de geometría, espesor de pared, tensiones residuales e historial de procesamiento.
Por eso, dos productos ambos descritos como PC pueden comportarse de manera diferente en servicio. El peso molecular, el comportamiento de flujo, el paquete de aditivos, la estabilización UV, el color, los auxiliares de procesamiento, la resistencia a la hidrólisis y los requisitos superficiales pueden variar. Por lo tanto, la selección del material debe basarse en los datos del grado comercial específico y no en valores genéricos para toda la familia de policarbonatos.
La transparencia no es accidental
El policarbonato convencional de bisfenol-A es amorfo. Sus macromoléculas no forman regiones cristalinas ordenadas extensas que dispersarían fuertemente la luz visible. Por lo tanto, el PC transparente puede ofrecer una transmisión de luz muy alta.
Para grados seleccionados de Makrolon transparente, Covestro informa aproximadamente un 89% de transmitancia luminosa a 1-2 mm, 88% a 3 mm y 87% a 4 mm. Estas cifras no deben considerarse valores universales para todos los PC. La transmisión depende del grado, espesor, color, aditivos, calidad superficial e historial de procesamiento.
La alta resistencia al impacto no resuelve todos los problemas
Una de las ventajas más conocidas del policarbonato (PC) es su alta resistencia al impacto. Sin embargo, la resistencia al impacto no debe confundirse con la resistencia al rayado. Las superficies de policarbonato se rayan más fácilmente que el vidrio. Por lo tanto, en aplicaciones que deben mantener la calidad óptica durante largos periodos de servicio, se pueden emplear sistemas de recubrimiento duro u otras tecnologías de protección superficial.
La compatibilidad química es un tema aparte. Ciertos disolventes, combustibles, agentes de limpieza y otras sustancias pueden iniciar el agrietamiento por esfuerzo ambiental. El riesgo aumenta cuando un componente contiene tensiones residuales de moldeo por inyección, extrusión, doblado, mecanizado o montaje. Un limpiador adecuado para vidrio no es automáticamente adecuado para un resguardo de máquina de PC.
Aplicaciones UV y en exteriores
La radiación UV puede causar amarillamiento, aumento de la turbidez, cambios superficiales y pérdida de propiedades mecánicas en el PC sin protección. Por ello, los productos destinados al uso en exteriores dependen de una estabilización adecuada, capas protectoras coextruidas o recubrimientos que contienen absorbentes UV. Esta es otra razón por la que cualquier lámina de PC transparente no debe especificarse automáticamente para servicio exterior a largo plazo.
El secado es parte del proceso, no un extra opcional
El PC es higroscópico, lo que significa que absorbe humedad de su entorno. Por lo tanto, los gránulos deben secarse correctamente antes del procesamiento. Si hay demasiada humedad presente, las altas temperaturas de procesamiento pueden causar hidrólisis y romper los enlaces en las cadenas poliméricas. Las cadenas se acortan, el peso molecular disminuye y el material puede perder parte de su rendimiento mecánico, incluida la resistencia al impacto. Para muchos grados de Makrolon, Covestro especifica un contenido máximo de humedad de 0,02 %, pero siempre se deben verificar los requisitos de secado para el grado específico de PC.
Higroscópico no significa que una lámina de PC terminada absorba agua como una esponja. En el procesamiento, el principal problema es la humedad absorbida por el material, especialmente los gránulos, y la necesidad de eliminarla antes de la fusión.
¿Qué significa BPA-PC?
El policarbonato industrial más común se basa en bisfenol A. Su unidad repetitiva puede representarse como [–O–C₆H₄–C(CH₃)₂–C₆H₄–O–C(=O)–]ₙ, correspondiente a la fórmula empírica de la unidad repetitiva (C₁₆H₁₄O₃)ₙ. El enlace característico –O–C(=O)–O– es el grupo carbonato, del cual esta familia de polímeros toma su nombre.
Para los procesadores, la conclusión práctica importa más que memorizar la fórmula: el rendimiento final del componente resulta de la química del polímero, el grado comercial seleccionado, la preparación de la materia prima, las condiciones de procesamiento, el diseño del componente y el entorno de servicio.
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