El uso del policarbonato en productos moldeados, semiterminados y terminados
¿Qué es el policarbonato?
El policarbonato es un poliéster, con una estructura química repetitiva de moléculas de Bisfenol A, ligados juntos a otros grupos carbonatos en una molécula larga. Se obtiene a partir del Bisfenol A y fosgeno, el mecanismo comienza con la reacción del Bisfenol A con hidróxido de sodio para dar la sal sódica del Bisfenol A.
Los policarbonatos son un grupo particular de termoplásticos (pueden ser moldeados en caliente). Son trabajados, moldeados y termoreformados fácilmente.
Propiedades del policarbonato
Entre las propiedades características del policarbonato, se encuentran:
Buena resistencia al impacto
Buena resistencia a la temperatura, ideal para aplicaciones que requieren esterilización
Buena estabilidad dimensional
Buenas propiedades dieléctricas
Escasa combustibilidad
Es amorfo, transparente y tenaz, con tendencia al agrietamiento
Tiene buenas propiedades mecánicas, tenacidad y resistencia química
Es atacado por los hidrocarburos halogenados, los hidrocarburos aromáticos y las aminas
Es estable frente al agua y los ácidos
Buen aislante eléctrico
No es biodegradable
Usos y aplicaciones del policarbonato
Esta combinación de características ha conducido a muchas aplicaciones benéficas, durables y únicas en el sector electrónico, aplicaciones domésticas, equipos de oficina, en la industria de la construcción, ingeniería automotriz, envases de alimento y bebida, dispositivos médicos y equipos de seguridad, entre otros.
Eléctrico y Electrónica: teléfonos celulares, computadoras, máquinas de fax, cajas de fusibles, interruptores de seguridad, enchufes, enchufes de alto voltaje.
Medios Ópticos: discos compactos (CD’s), DVD’s y C-Rom.
Automotriz: cubiertas del espejo, luces traseras, direccionales, luces de niebla y los faros.
Aplicaciones y bienes de consumo: calderas eléctricas, refrigeradores, licuadoras, máquinas de afeitar eléctricas e incluso secadoras de pelo.
Tiempo libre y Seguridad: cascos de protección personal ligeros, gafas de sol, anteojos de esquí, visores resistentes, cubiertas de binoculares y brújulas, lentes de uso común, lentes de ciclismo, luces de barcos y hebillas de botas de esquí.
Botellas y empacado: biberones, botellas de agua y leche, recipientes para microondas.
Médico y cuidado de la salud: incubadoras plásticas, dializadores de riñón, oxigenadotes de sangre, conexiones de tubos, unidades de infusión, lentes para una visión correcta, tubo respirador, utensilios esterilizables.
Vidriado y lámina: cristales de seguridad para los juegos de jockey y bancos, escudos de policías, lámina de esmaltado para invernaderos y estadios.
Proveedores de policarbonato
A continuación le presentamos a Bayer Material Science, proveedor de policarbonato:
Bayer Material Science es una empresa líder en manufactura de materiales de alto desempeño y atractivas soluciones integrales que se plasman en numerosos artículos de uso en la vida diaria.
Bayer Material Science es una empresa orientada al mercado que comprende diferentes unidades de negocio:
Poliuretanos (PUR)
Policarbonatos (PCS)
Recubrimientos (CAS)
Poliuretanos Termoplásticos (TPU)
La gama de policarbonatos incluye a los grupos Makrolon, Apec, así como las mezclas Bayblend (PC/ABS) y Makroblend (PC/PET).
Gracias a sus diferentes grados y a sus aplicaciones, se utilizan en una gran variedad de productos moldeados, semiterminados y terminados.
El uso de Makrolon y Apec se extiende principalmente a los mercados: automotriz, garrafones para agua, láminas de plástico, discos compactos, tecnología de información y electrodomésticos.
El policarbonato es un poliéster, con una estructura química repetitiva de moléculas de Bisfenol A, ligados juntos a otros grupos carbonatos (-O-CO-O-) en una molécula larga.
Cadena de policarbonato
Toma su nombre por los grupos carbonatos en su cadena principal. También es conocido como policarbonato de Bisfenol A, porque se elabora a partir del Bisfenol A y fosgeno. Su formula condensada es la siguiente:
Los policarbonatos son un grupo particular de termoplásticos (pueden ser moldeado en caliente). Son trabajados, moldeados y termoreformados fácilmente, estos plásticos son ampliamente usados en la fabricación del “cristal a prueba de balas” por ser un material muy durable.
Hay otro tipo de policarbonato que es usado para la fabricación de lentes, por ser liviano y transparente. Este nuevo policarbonato vino a sustituir la pesadez de los lentes de cristal, ya que no solo es más liviano que el cristal, sino que tiene un índice de refracción mucho más alto. Eso significa que la luz se refracta más que en el cristal. Es un material termorrígido, es decir, que no se funde y no puede moldearse nuevamente.
Como ya se había mencionado, el policarbonato se obtiene a partir del Bisfenol A y fosgeno. El mecanismo comienza con la reacción del Bisfenol A con hidróxido de sodio para dar la sal sódica del Bisfenol A.
La sal sódica de Bisfenol A reacciona con el fosgeno (un compuesto bastante desagradable que era el arma química preferida de la Primera Guerra Mundial), para producir el policarbonato.
Entre las propiedades características del policarbonato, se encuentran:
Buena resistencia al impacto
Buena resistencia a la temperatura, ideal para aplicaciones que requieren esterilización
Buena estabilidad dimensional
Buenas propiedades dieléctricas
Escasa combustibilidad
Es amorfo, transparente y tenaz, con tendencia al agrietamiento
Tiene buenas propiedades mecánicas, tenacidad y resistencia química
Es atacado por los hidrocarburos halogenados, los hidrocarburos aromáticos y las aminas
Es estable frente al agua y los ácidos
Buen aislante eléctrico
No es biodegradable
Esta combinación de características ha conducido a muchas aplicaciones benéficas, durables y únicas en el sector electrónico, aplicaciones domésticas, equipos de oficina, en la industria de la construcción, ingeniería automotriz, envases de alimento y bebida, dispositivos médicos y equipos de seguridad, entre otros, como se observa en la siguiente gráfica:
Eléctrico y Electrónica: teléfonos celulares, computadoras, máquinas de fax, cajas de fusibles, interruptores de seguridad, enchufes, enchufes de alto voltaje.
Medios Ópticos: discos compactos (CD's), DVD's y C-Rom.
Automotor: cubiertas del espejo, luces traseras, direccionales, luces de niebla y los faros.
Aplicaciones y bienes de consumo: calderas eléctricas, refrigeradores, licuadoras, máquinas de afeitar eléctricas e incluso secadoras de pelo.
Tiempo libre y Seguridad: cascos de protección personal ligeros, gafas de sol, anteojos de esquí, visores resistentes, cubiertas de binoculares y brújulas, lentes de uso común, lentes de ciclismo, luces de barcos y hebillas de botas de esquí.
Botellas y empacado: biberones, botellas de agua y leche, recipientes para microondas.
Médico y cuidado de la salud: incubadoras plásticas, dializadores de riñón, oxigenadotes de sangre, conexiones de tubos, unidades de infusión, lentes para una visión correcta, tubo respirador, utensilios esterilizables
Vidriado y lámina : cristales de seguridad para los juegos de jockey y bancos, escudos de policías, lámina de esmaltado para invernaderos y estadios.
Historia
El policarbonato es un polímero que se descubrió casi por casualidad y fue explotado comercialmente muchos años después de su desarrollo industrial.
Los primeros estudios sobre este polímero datan del año 1928 cuando el investigador químico E. I. Carothers de la mercantil DuPont, realizando un estudio sistemático sobre las resinas de poliéster, buscando un polímero para la producción de nuevo tejidos, empezó a examinar los policarbonatos alifáticos.
Pasaron muchos años y los estudios continuaron aunque cambiando de dirección y fin. Para el año 1952, el científico H. Schell de la firma Bayer, cumple con éxito los primeros estudios en laboratorio para la fabricación de policarbonatos.
Paralelamente a los estudios de H. Schnell otros científicos también fueron activos para entonces. En 1953 Daniel Fox de la mercantil General Electric descubre en el laboratorio la producción de este polímero.
En el año 1954,. Schnell de la Bayer, presenta la patente tan solo 9 días antes que la de General Electric. Este motivo hace necesario una intervención política para evitar un enfrentamiento entre las dos sociedades.
En el año 1959 el policarbonato “Makrolon” de la firma Bayer entra en producción y un año después en 1960 fue el turno del “Lexan” de la firma General Electric, por lo que “Makrolon” y “Lexan” son nombres comerciales del policarbonato.
Los años siguientes al lanzamiento del policarbonato no fueron precisamente brillantes y a la industria le costaba asimilar e intuir las ventajas económicas de utilizar este nuevo tecnopolímero. El hecho de que este material fuese increíblemente transparente y con excelentes propiedades de resistencia térmica y mecánica, unido a un elevado índice de oxígeno, no era considerado interesante por los sectores económicos.
Estas actitudes de rechazo cambiaron gracias al trabajo de marketing americano que tomo la iniciativa y demostró, por entonces, como este material estaba aún muy lejos de descubrir las áreas auténticas de sus aplicaciones.
En 1982, el primer CD de audio fue introducido al mercado, rápidamente reemplazo a las cintas de audio. Dentro de los siguientes 10 años, la tecnología de los medios ópticos incluían los CD-ROMs y dentro de 15 años los DVDs. Todos estos sistemas ópticos de almacenaje dependen del policarbonato.
Desde mediados de los 80's, las botellas de agua de 18 litros hechas de policarbornato llegaron a reemplazar las pesadas y frágiles botellas de vidrio. Estas botellas ligeras y resistentes al rompimiento, pueden ahora ser encontradas en muchos lugares públicos y oficinas.
La versatilidad el policarbonato lo hacen excelente para una creación funcional, así como productos artísticamente agradables. Pueden ser fácilmente moldeados y teñidos de cientos de colores, para productos como espejos de carros, cubiertas de celulares, contenedores para microondas y pueden ser transparentes para el uso en lentes de uso diario.
Las arcillas son aquellas substancias terrosas formadas principalmente por silicatos alumínicos con materia coloidal y trozos de fragmentos de rocas, que generalmente se hacen plásticas cuando están húmedas y pétreas por la acción del fuego. Estas propiedades dan a las arcillas su utilidad, puesto que se les puede moldear en casi todas las formas, las cuales conservan después de ser sometidas a la acción del fuego. La arcilla tiene muchos otros usos además de la cerámica, principalmente en la construcción y fabricación.
La arcilla no es un mineral sino un agregado de minerales y de substancias coloidales que se han formado mediante la desintegración química de las rocas alumínicas. Está compuesta principalmente por sílice, alúmina y agua; conteniendo también otras substancias como fragmentos de rocas, de óxidos hidratados de hierro, álcalis y materiales coloidales. En esencia los minerales de la arcilla son silicatos de aluminio. En algunas arcillas los elementos alcalinos se presentan como constituyentes; en otras el magnesio, el hierro o ambos elementos sustituyen total o parcialmente al aluminio. La mayoría de las arcillas se han formado por la desintegración de rocas con un alto contenido de alúmina, a pesar de que algunas son producto del metamorfismo. Estas últimas aparecen sólo en pequeñas cantidades.
Como roca, en geología una arcilla es un material fino, terroso, natural, compuesto por los minerales arcillosos. De esta forma se incluyen, además de las arcillas propiamente dichas, las lutitas y los suelos que tengan propiedades argiláceas.
Los constituyentes químicos esenciales de los minerales de la arcilla varían no sólo en cantidad sino también en el modo en que se combina o se presentan en los diferentes minerales. Los minerales arcillosos más importantes se encuentran en el grupo de las caolinitas y de las montmorilonitas. Las arcillas esenciales de los sedimentos arcillosos son el resultado de la meteorización de rocas ígneas y metamórficas. En condiciones de escasa precipitación, el magnesio de las rocas ígneas máficas permanece en la zona de meteorización y la arcilla producida es montmorilonita. Si la precipitación es considerable, se efectúa una lixiviación completa de la roca, el magnesio es separado y el producto de la meteorización es caolinita. A partir de una roca ígnea ácida se origina illita y montmorilonita en condición de meteorización, con tal que ocurra retención de potasio y magnesio, pero se formaría caolinita de prevalecer una lixiviación excesiva.
Según el origen se puede distinguir dos categorías de arcillas: las residuales y las transportadoras, dentro de estas últimas se encuentran las (a) marinas, (b) lacustres, (c) aluviales, (d) estuarias, (e) deltaicas, (f) glaciales y (g) eólicas. Por consiguiente, desde el punto de vista geológico las arcillas tienen una distribución prácticamente universal; a pesar de ello los yacimientos de alta calidad son difíciles de localizar.
Las propiedades físicas más importantes de las arcillas son: (1) plasticidad, que permite que sea moldeada; (2) resistencia a compresión, tensión o cizallamiento; (3) retracción tanto en el secado como mientras está en el horno; (4) temperatura de cocción y vitrificación; y (5) color de calcinación, que se debe principalmente a los óxidos de hierro presentes.
La composición y su naturaleza determinan el uso y el valor de la arcilla. El cuarzo disminuye la plasticidad y la retracción, y contribuye a hacerla refractaria. La sílice en forma coloidal aumenta la plasticidad. La alúmina la hace refractaria. El óxido de hierro, al igual que el feldespato, disminuye la temperatura de fusión, actúa como fundente y también es un poderoso agente colorante. Un poco de óxido de hierro colorea intensamente la arcilla tostada, pero una gran cantidad la convierte en un producto rojo o blanco si tiene 5% menos. Según sus propiedades, las arcillas se dividen en dos grupos: el grupo cerámico y el grupo no cerámico.
El grupo cerámico comprende los siguientes productos:
Productos estructurales. Las características de las arcillas de este grupo son básicamente: resistencia en crudo y en cocción, color de calcinación, plasticidad, temperatura de cocción y encogimiento. En los productos están incluidos ladrillos, tejas, bloques, tubos de cerámica, etc.
Porcelana: Las características de este grupo de arcillas son color blanco de calcinación, que son refractarias y su alta temperatura de vitrificación. Dentro de este grupo se utilizan las arcillas denominadas caolines. Los depósitos más importantes y puros de caolines son aquellos de origen residual.
Refractarias. Las arcillas refractarias son todas aquellas que tengan un cono pirométrico equivalente superior al 19 (1.541º C). Generalmente tienen un alto porcentaje de caolinita con algo de cuarzo libre de impureza. Se utiliza en la fábrica de ladrillos y en formas especiales refractarias. Son muy importantes para usos en calderas u hornos de temperaturas relativamente bajas.
Potería. En este grupo se utilizan arcillas de cocción densa, con colores no necesariamente claros y con características aceptables de viscosidad.
Agregados de arcillas. En la elaboración de agregados para concreto se utilizan arcillas con características expansibles.
El grupo no cerámico comprende los siguientes tipos de arcillas: arcillas decolorantes; arcillas absorbentes; arcillas como material de relleno en papel, caucho, linóleo, textiles fertilizantes y otros; arcillas como pigmentos en pinturas y plásticos; arcillas como matriz en fundiciones; arcillas como lodo en perforaciones en la industria petrolera; arcilla en cemento; y arcillas para infinidad de usos industriales de menor importancia tales como catalizadores, detergentes, relleno en medicinas impermeabilizadores de suelos, coagulantes, cohetería, etc.
Las arcillas se clasifican en los tipos siguientes:
Arcillas caolines. Son arcillas residuales, las más puras, de alto porcentaje de caolinita. Son de alto grado, grano fino. Cocción en blanco. Se emplean en la manufactura de loza, porcelana y papel.
Arcillas grasas. Son arcillas muy plásticas y untuosas. Cocción en blanco. Se emplean en la manufactura de loza.
Arcillas refractarias. Son arcillas que contienen poco óxido metálico y álcalis, y pueden resistir temperaturas elevadas sin desagregarse, por cuya razón se usan en la construcción de hornos, crisoles, estufas y obras similares.
Arcillas de alfarería. Son arcillas semirefractarias de fuerte acción y muy semejantes a las arcillas refractarias. Se emplean en alfarería y cerámica.
Arcillas para ladrillos y tejas. Constituyen el tipo más corriente. Son de bajo valor. Se emplean en todas partes para estos productos. Al ser sometidas a la acción del fuego adquieren un color rojo.
Las arcillas comerciales o arcillas empleadas como material crudo en las construcciones están entre los más importantes recursos minerales no metálicos. El valor de estas arcillas está estrechamente relacionado con sus composiciones mineralógicas y químicas, especialmente las arcillas que contienen los minerales caolinita, montmorilonita, illita y atapulgita, La presencia de otros minerales o impurezas de sales solubles restringe sus usos. Las impurezas más comunes son cuarzo, carbonatos, óxido de hierro, sulfatos y feldespato.
Las arcillas comerciales son:
Arcillas caoliníticas. Las que contienen un gran porcentaje del mineral caolinita. Varias arcillas comerciales están compuestas predominantemente de caolinita; estas son: arcilla china, arcillas esferoidales, arcillas refractarias y arcillas duras que se emplean en la manufactura de cerámica (alfarería, porcelana, refractarios), papel, pintura, plásticos, insecticidas, catalizadores y tinta; en la industria eléctrica, etc.
Arcilla china. Son caolines blancos de gran calidad. Se emplean en la manufactura de cerámica (alfarería, refractarias y porcelana), papeles, pintura, plásticos, insecticidas, catalizadores y tinta.
Arcilla dura. Es una arcilla refractaria compuesta esencialmente de caolinita, pero es plástica.
Arcilla diáspora. Es una arcilla compuesta de diáspora y caolinita. La diáspora es un óxido de aluminio hidratado con 85% de Al2O3 y 15% de agua. Es muy dura y muy refractaria. Se emplea casi exclusivamente en la industria refractaria.
Arcillas esferoidales. Compuestas principalmente de caolinita pero de color más oscuro que el caolín. Se emplean en la manufactura de cerámica donde no prevalece el color blanco.
Arcillas refractarias. Compuestas de caolinita, con pequeñas cantidades de impurezas como illita y cuarzo. Soportan temperaturas de 1500ºC o más. Se emplean en revestimientos de hornos, vasijas para productos químicos, crisoles, retortas, equipos para fundición, ladrillos refractarios, etc.
Arcillas de atapulgita. Son silicato de aluminio y magnesio hidratados. Se emplean para descolorar y en el refinado de aceites minerales y vegetales y cera.
Arcillas mixtas. La mayoría de las arcillas contienen mezclas en diferentes proporciones de caolinita, montmorilonita, illita y atapulgita, La industria de estructurales de arcilla es el mayor consumidor de este tipo de arcilla. Con ellas se fabrican ladrillos, tejas, conductos de agua, baldosas, desagües, albañales, bloques, etc.
La arcilla y sus productos tienen tantos usos que es difícil hacer una lista completa de ellos. A manera general, podemos decir que la arcilla se usa en cerámica, porcelana, jarros, ornamentos, tejas, telas impermeables, linóleo, papel, jabón y ladrillos. En los diferentes edificios se emplean para ladrillo de construcción, tejas para techos, tubos para conducción de aguas limpias y negras, baldosas, revestimientos, etc. En la industria eléctrica se utiliza en cajas para enchufes, aisladores, conmutadores, etc. En refractarios para revestir hornos, vasijas para productos químicos, crisoles, retortas, etc. Otros usos son arenas de fundición, ruedas de esmeril, balastos cemento, filtrado de aceite, fabricación de papel y muchos otros de menor importancia.
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