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.
Indiscutiblemente,
la tableta comprimida es una de las formas de dosificación
de fármacos más populares hoy en día.
Casi la mitad de todas las medicinas recetadas se ofrecen
en forma de tabletas.
PROCESOS DE PRODUCCIÓN DE TABLETAS
Existen
tres métodos comerciales para producir tabletas
comprimidas:
· Método de compresión directa
La sustancia activa se mezcla con un vehículo
compresible y en caso de necesidad se incorpora un lubricante
y un desintegrante. Una vez mezclados estos ingredientes
la mezcla se comprime.
Sustancias que se utilizan comúnmente:
Lactosa anhidra, fosfato dicálcico, manitol granulado,
celulosa microcristalina, azúcar compresible
, almidón , almidón hidrolizado, y una
mezcla formada por azúcar, estearato de azúcar
invertida, almidón y magnesio.
· Método de granulación en
seco
Los ingredientes en la formulación se mezclan
y pre-comprimen de forma íntima. El lingote que
se forma se muele a un tamaño uniforme y se comprime
de nuevo.
· Método de granulación húmeda
Este método requiere más manipulaciones
y requiere de mayor tiempo que los otros métodos.
El método de granulación húmeda
no es conveniente para fármacos que son termolábiles
o que reaccionan con agua. Los pasos generales implicados
en un proceso granulación húmeda son:
1. Los ingredientes pulverizados son pesados y mezclados.
2. Los polvos y la solución de granulación
se amasan a la consistencia apropiada.
3. La masa mojada es forzada a través de una
pantalla o de un granulador en húmedo.
4. Los gránulos se secan en un horno o un secador.
5. Los gránulos secos se definen a un tamaño
conveniente para la compresión.
6. Se mezcla un lubricante y un agente de desintegración
con la granulación.
7. La granulación se comprime en la tableta acabada.
PROCESO DE PRODUCCIÓN DE TABLETAS MOLDEADAS
Una
de las ventajas de las tabletas moldeadas es que se
desintegran rápidamente en la presencia de humedad.
Puesto que las tabletas son realmente mezclas comprimidas
de polvo, es posible ajustar fácilmente la composición
para que haya cualquier número de dosificaciones.
Su principal desventaja es su pequeño tamaño
que limita su uso a las sustancias eficaces en dosis
pequeñas.
Las
tabletas moldeadas son preparadas generalmente mezclando
la sustancia activa con lactosa, dextrosa, sucrosa,
manitol, o algún otro diluyente apropiado que
pueda servir como base. Esta base debe ser fácilmente
soluble en agua y no se debe degradar durante la preparación
de la tableta. La lactosa es la base preferida pero
el manitol agrega una sensación agradable, que
refresca y ofrece un dulzor adicional en la boca.
La
base usada normalmente para las trituraciones moldeadas
de la tableta es lactosa que a su vez contiene la sucrosa,
la cual es agregada para hacer una tableta más
firme. Las drogas que reaccionan químicamente
con los azúcares, requieren bases especiales
tales como carbonato del calcio precipitado, fosfato
de calcio precipitado, caolín o bentonita.
Un
líquido se suele agregar para humedecer la mezcla
del polvo que se adherirá, siendo presionado
en las cavidades del molde. El líquido agregado
es normalmente una mezcla de alcohol y agua en proporciones
variables (entre 50 y 80% de alcohol). El alcohol acelera
el secado del líquido y el agua disuelve los
azúcares y ata la tableta. Si la tableta contiene
ingredientes muy solubles en agua, el agua puede ser
omitida y usarse exclusivamente alcohol.
Los
moldes para la trituración de la tableta se hacen
de metal. Hay dos placas, la placa de cavidades es la
placa que tiene solamente los "orificios"
y la placa de clavija o de cierre.
Normalmente
el molde indica la capacidad de una cavidad en la placa
de cavidades pero debe tomarse en cuenta que la indicación
es aproximada.
Calibración
del molde:
1. Primero se producen tabletas que contienen
solamente base en el polvo. Las tabletas producidas
se pesan y se calcula el peso medio por tableta para
esa base.
2. Se determina el peso medio por tableta
del principio activo. Generalmente, se utilizan apenas
algunas cavidades en esta determinación. Se hacen
las tabletas que contienen solamente activo y se calcula
el peso medio por tableta.
3. La cantidad de activo que se requiere por
tableta es dividida entre el peso medio de la tableta
de activo. Esto dará un porcentaje (en volumen)
de la cavidad que será ocupado por la droga activa.
4. Se calcula el volumen de la cavidad que
será ocupado por la base de la tableta.
5. El porcentaje del principio activo en el
volumen de la cavidad y el porcentaje de la base en
el volumen de la cavidad se utilizan para calcular las
cantidades apropiadas de base y de droga a pesar.
6. Es prudente preparar un exceso leve de la
mezcla del polvo (5 - 10%). Esto resarcirá variaciones
entre el aproximado y la capacidad real del molde, y
también tomará en cuenta la pérdida
de polvo durante el procedimiento de composición.
Para componer las tabletas moldeadas, se prepara la
mezcla del polvo por técnicas apropiadas y se
tamiza la mezcla a través de un tamiz de acoplamiento
80-100.
Una
vez hecho esto se humedece la mezcla de polvo hasta
que la masa tenga una consistencia pastosa. Se introduce
la masa a presión en las cavidades de la placa
de cavidades. Debe usarse una espátula de hule
/ caucho duro para insertar el material en las cavidades
a presión. Las espátulas de acero inoxidable
pueden fácilmente rasgar la superficie de la
placa de metal. Se debe aplicar suficiente presión
para embalar firmemente cada cavidad con la base.
Es
importante asegurar que todas las cavidades sean debidamente
llenadas, especialmente las de los extremos. Ambos lados
de la placa de cavidades deben ser examinados con detalle
para cerciorarse de que todo el espacio en cada cavidad
esté lleno. Cuando se carga la placa de cavidades,
se coloca la placa de cierre para alinear las clavijas
con los agujeros. La placa de cavidades entonces se
presiona cuidadosamente sobre la placa de cierre.
Al
caer la placa de cavidades, las tabletas se vierten
sobre las tapas de las clavijas, donde se les deja hasta
que se sequen.
Las
tabletas masticables, las efervescentes y las comprimidas
se pueden fabricar usando una prensa de tableta. Las
tabletas masticables normalmente se hacen usando manitol
porque tiene un gusto dulce y refrescante y generalmente
las hace fáciles de manipular. Otros ingredientes
pueden incluir ligantes (por ejemplo acacia), lubricantes
(por ejemplo ácido esteárico), colorantes
y saborizantes.
Las
tabletas efervescentes contienen generalmente ingredientes
como ácido tartárico, ácido cítrico
y bicarbonato de sodio. Estos polvos se mezclan y se
presionan en las tabletas usando el mismo procedimiento
que las tabletas masticables. No requieren un desintegrante
puesto que efervescen al contacto con agua.
Las
mezclas comprimidas en una tableta contienen generalmente
la droga activa, un diluyente (por ejemplo lactosa),
un desintegrante (por ejemplo almidón), y un
lubricante (por ejemplo estearato del magnesio al 1%).
EVALUACIÓN BÁSICA DE TABLETAS
Las
tabletas pueden ser evaluadas por varios métodos:
1.
Determinación analítica del contenido
de la tableta:
Esto no se hace siempre debido a que requiere equipo
analítico especializado y de alto costo. Cada
caso es distinto (en función de su formulación)
y existen varias técnicas para determinación
de propiedades específicas en una tableta.
2.
Peso de la tableta:
La
variación del peso de las tabletas puede ser
medida pesando las tabletas de cada lote y determinando
la diferencia respecto de la cantidad prevista. Las
pautas establecidas en el suplemento 1 de la USP 24/NF19
indican que cada tableta "debe pesar no menos del
90% y no más del 110% del peso teóricamente
calculado para cada unidad".
2.
Dureza de la tableta:
Las tabletas deben soportar la tensión mecánica
debida al empaquetado, envío y llegada al consumidor.
La Sección <1216> del USP 24/NF19 propone
una prueba estándar de la fiabilidad de la tableta.
El principio de la medida implica ejercer una fuerza
sobre la tableta incrementándola paulatinamente
hasta que la tableta se rompa o fracture.
La
carga se aplica a lo largo del eje radial de la tableta.
Las tabletas orales deben soportar normalmente 4 a 8
e incluso 10 kg; las hipodérmicas y masticables
deben ser mucho más suaves (3 kg).
Si
bien existen muchos tipos de plásticos, los más
comunes son sólo seis, y se los identifica con
un número dentro de un triángulo para
facilitar su clasificación para el reciclado,
ya que las características diferentes de los
plásticos exigen generalmente un procedimiento
de reciclaje distinto.
TIPO
/ NOMBRE
CARACTERISTICAS
USOS
/ APLICACIONES
PET
Polietilentereftalato
Se
produce a partir del Ácido Tereftálico
y Etilenglicol, por poli condensación;
existiendo dos tipos: grado textil y grado botella.
Para el grado botella se lo debe post condensar,
existiendo diversos colores para estos usos.
Envases
para refrescos, aceites, agua, cosméticos,
frascos varios, películas transparentes,
fibras textiles, envases al vacío, bolsas
para horno, cintas de video y audio, películas
radiográficas.
PEAD (HDPE)
Polietileno
de Alta Densidad
El
polietileno de alta densidad es un termoplástico
fabricado a partir del etileno (elaborado a partir
del etano). Es muy versátil y se lo puede
transformar de diversas formas: Inyección,
Soplado, Extrusión, o Rotomoldeo.
Envases
para detergentes, aceites automotores, lácteos,
bolsas para supermercados, bazar y menaje, cajones
para pescados, refrescos y cervezas, cubetas para
pintura, helados, aceites, tambores, tubería
para gas, telefonía, agua potable, minería,
drenaje y uso sanitario, macetas, bolsas tejidas.
PVC
Polivinil
Cloruro
Se
produce a partir de gas y cloruro de sodio.
Para
su procesado es necesario fabricar compuestos
con aditivos especiales, que permiten obtener
productos de variadas propiedades para un gran
número de aplicaciones. Se obtienen productos
rígidos o totalmente flexibles (Inyección
- Extrusión - Soplado).
Envases
para agua mineral, aceites, jugos, mayonesa. Perfiles
para marcos de ventanas, puertas, cañería
para desagües domiciliarios y de redes, mangueras,
blister para medicamentos, pilas, juguetes, envolturas
para golosinas, películas flexibles para
envasado, rollos de fotos, cables, catéteres,
bolsas para sangre.
PEBD
(LDPE)
Polietileno
de Baja Densidad
Se
produce a partir del gas natural. Al igual que
el PEAD es de gran versatilidad y se procesa de
diversas formas: Inyección, Soplado, Extrusión
y Rotomoldeo.
Su
transparencia, flexibilidad, tenacidad y economía
hacen que esté presente en una diversidad
de envases, sólo o en conjunto con otros
materiales y en variadas aplicaciones.
Bolsas
para supermercados, boutiques, panificación,
congelados, industriales, etc. Pañales,
bolsas para suero, contenedores herméticos
domésticos. Tubos y pomos (cosméticos,
medicamentos y alimentos), tuberías para
riego.
PP
Polipropileno
El
PP es un termoplástico que se obtiene por
polimerización del propileno. Los copolímeros
se forman agregando etileno durante el proceso.
El PP es un plástico rígido de alta
cristalinidad y elevado punto de fusión,
excelente resistencia química y de más
baja densidad. Al adicionarle distintas sustancias
se potencian sus propiedades hasta transformarlo
en un polímero de ingeniería. (El
PP es transformado en la industria por los procesos
de inyección, soplado y extrusión/termoformado).
Película/Film
para alimentos, cigarros, chicles, golosinas.
Bolsas tejidas, envases industriales, hilos cabos,
cordelería, tubería para agua caliente,
jeringas, tapas en general, envases, cajones para
bebidas, cubertas para pintura, helados, telas
no tejidas (pañales), alfombras, cajas
de batería, defensas y autopartes.
PS
Poliestireno
PS
Cristal: Es un polímero de estireno monómero
(derivado del petróleo), transparente y
de alto brillo.
PS
Alto Impacto: Es un polímero de estireno
monómero con oclusiones de Polibutadieno
que le confiere alta resistencia al impacto.
Ambos
PS son fácilmente moldeables a través
de procesos de: Inyección y Extrusión/Termoformado.
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