Materiales de Policarbonato (PC): Propiedades, aplicaciones y grados industriales

Desde su desarrollo a mediados del siglo XX, el policarbonato (PC) ha sido un material cada vez más popular en manufactura. Hoy, alrededor de 2.7 millones de toneladas de policarbonatos se producen cada año globalmente. A lo largo de los años, varias empresas han creado diferentes fórmulas para policarbonato, así que hay varios grados industriales de policarbonato para elegir. Algunas formas tienen más refuerzo de fibra de vidrio, mientras que otras tienen aditivos como estabilizadores ultravioleta para protección contra exposición solar a largo plazo.

Fuerte y versátil, este termoplástico amorfo es resistente al calor, impacto y muchos químicos. Como tal, el policarbonato es ideal para componentes que necesitan ser duros o esterilizados repetidamente y se usa a menudo en las industrias automotriz y médica.

Cómo se fabrica el policarbonato

Cada empresa fabrica policarbonatos ligeramente diferente, pero los materiales de policarbonato se han creado tradicionalmente vía polimerización por condensación de bisfenol A y cloruro de carbonilo. Sin embargo, muchas empresas han empezado a usar carbonato de difenilo en su lugar porque el cloruro de carbonilo es extremadamente tóxico.

Independientemente de si se usa cloruro de carbonilo o carbonato de difenilo, se requiere una solución de bisfenol A en hidróxido de sodio y luego se mezcla con la solución de cloruro de carbonilo o carbonato de difenilo en un solvente orgánico para que la polimerización pueda tener lugar. Cuando se forma el policarbonato, inicialmente estará en estado líquido. La solución se evaporará para formar gránulos, o se necesitará introducir etanol para precipitar el polímero sólido.

Una vez creado, el policarbonato a menudo se vende en varillas, cilindros o láminas y puede usarse en varios procesos de manufactura. El policarbonato es compatible con termoformado, extrusión y moldeo por soplado, pero se usa más a menudo con moldeo por inyección. Después de todo, como termoplástico, el policarbonato puede fundirse, enfriarse y recalentarse sin quemarse o degradarse significativamente, lo que lo hace un material ideal de moldeo por inyección.

Durante el moldeo por inyección, el policarbonato necesita procesarse a alta temperatura e inyectarse en el molde con alta presión porque el policarbonato es bastante viscoso. La temperatura de fundido debería estar entre 280°C y 320°C, y la temperatura del molde debería caer entre 80°C y 100°C. Sin embargo, esos números pueden variar dependiendo del grado de policarbonato usado. Por ejemplo, un policarbonato de alta temperatura requerirá una temperatura de fundido entre 310°C y 340°C y una temperatura de molde entre 100°C y 150°C, mientras que una mezcla PC-ABS (policarbonato/acrilonitrilo butadieno estireno) solo necesita una temperatura de fundido entre 240°C y 280°C y su temperatura de molde puede caer tan bajo como 70°C y hasta 100°C.

Propiedades y especificaciones mecánicas del material de policarbonato

Aunque hay varios grados de policarbonatos, cada uno con su propia masa molecular, estructura y propiedades, todos los policarbonatos tienen algunas cosas en común.

Por uno, son conocidos por su tenacidad y alta resistencia al impacto. Como resultado, el policarbonato se usa a menudo para aplicaciones que requieren fiabilidad y alto rendimiento.

A pesar de su tenacidad y resistencia, los policarbonatos son ligeros, permitiendo amplias posibilidades de diseño e instalación relativamente fácil comparado con otros materiales.

Los policarbonatos también son muy resistentes al calor y llamas. Un policarbonato puede mantener su tenacidad en temperaturas hasta 140°C, lo que significa que las piezas de policarbonato pueden soportar esterilización repetida. Los policarbonatos también tienen tasas de transmitancia de luz superiores al 90% y buena resistencia química contra ácidos diluidos, aceites, grasas, hidrocarburos alifáticos y alcoholes.

Las propiedades de un policarbonato dependen de su masa molecular y estructura, así que cada material es ligeramente diferente. Para darle una idea de qué puede esperar, aquí hay algunas características típicas y especificaciones clave:

• Gravedad específica: 1.21
• Temperatura de fundido: 295 – 315°C
• Temperatura de molde: 70 – 95°C
• Temperatura de deflexión por calor: 137°C a 0.45 MPa
• Resistencia a tracción: 61 MPa
• Resistencia a flexión: 90 MPa
• Tasa de contracción: 0.5 – 0.7%
• Dureza Rockwell: 118R

Como puede ver, la manufactura de policarbonato tiene mucho que ofrecer. Sin embargo, hay algunas cosas de las que querrá estar al tanto antes de seleccionar este material para un proyecto. Por ejemplo, sus propiedades mecánicas pueden degradarse después de exposición prolongada a agua sobre 60°C. El policarbonato también es susceptible a rayado, más costoso de fabricar que muchos otros materiales, y vulnerable a álcalis diluidos e hidrocarburos aromáticos y halogenados. Adicionalmente, las formulaciones de policarbonato sin estabilizadores UV a veces pueden amarillear con el tiempo cuando se exponen a rayos UV.

Usos comunes de policarbonatos en la vida diaria

La tenacidad y alta resistencia al impacto del policarbonato lo hacen una opción de material popular para fabricantes de la industria automotriz, particularmente cuando se trata de piezas que deben ser claras o translúcidas y están sujetas a impacto frecuente, como lentes de faros e intermitentes.

En la industria médica, el policarbonato puede encontrarse en todo, desde incubadoras hasta carcasas de máquinas de diálisis. Después de todo, el policarbonato es resistente, resistente al calor, dimensionalmente estable, y capaz de soportar esterilización vía métodos aprobados por FDA incluyendo autoclaves e irradiación. El policarbonato puede usarse en filtros de sangre, reservorios y oxigenadores, así como instrumentos quirúrgicos. Además, dada su transparencia, el policarbonato permite a los doctores monitorear más fácilmente la sangre y rastrear la administración de fluidos.

El policarbonato también es un material de elección en muchos electrodomésticos, como batidoras, secadores de pelo, refrigeradores y afeitadoras eléctricas. Otros usos comunes para policarbonato incluyen accesorios de iluminación exterior, protectores de maquinaria, equipo de protección, vidrio a prueba de balas, cajas de fusibles, carcasas de televisión, techos, claraboyas, invernaderos, maletas, gafas y contenedores de bebidas, como biberones, vasos con pico y botellas de agua rellenables.

Comenzando con policarbonato

El policarbonato es un termoplástico fuerte y resistente al impacto usado en una variedad de industrias. Sin embargo, hay varios tipos de policarbonato en el mercado, cada uno con sus propias características. Trabajar con un socio de manufactura experimentado como Fast Radius puede marcar la diferencia para equipos de producto que no están familiarizados con policarbonato o buscan fabricar piezas y productos con materiales que puedan ser más adecuados para una aplicación específica. ¿Quiere ver si el policarbonato es el material correcto para su próximo proyecto? Cree una cuenta y suba sus archivos de pieza o contáctenos hoy para comenzar.

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