El plástico PC es uno de los termoplásticos de ingeniería de mayor rendimiento que existen, y uno de los más exigentes cuando se procesa o se especifica de forma incorrecta. Su combinación de resistencia extrema al impacto, transparencia óptica y estabilidad térmica es realmente difícil de replicar con cualquier otro material de uso común. Sin embargo, la sensibilidad del policarbonato a la humedad, a la temperatura de procesamiento, al contacto con sustancias químicas y a la tensión residual de moldeo hace que la diferencia entre un proyecto de PC ejecutado correctamente y uno fallido sea menor de lo que los ingenieros suelen prever.
Esta guía abarca ambos aspectos de esa ecuación. Basándose en la experiencia de Dimud en la producción de iluminación para el sector de la automoción, componentes ópticos de precisión, carcasas para dispositivos médicos y conjuntos para robótica y almacenamiento de energía, ofrece los conocimientos sobre ciencia de los materiales, la disciplina de procesos, la lógica del diseño de moldes y el marco de cumplimiento normativo que los programas de PC necesitan para tener éxito, desde la selección del grado de material hasta la aprobación del primer artículo y la producción en serie.
¿Qué es el plástico PC?
El policarbonato —conocido comúnmente como plástico PC— es un termoplástico amorfo de grado técnico que se produce mediante la policondensación del bisfenol A (BPA) y el fosgeno, o bien mediante el proceso de transesterificación en estado fundido sin fosgeno, más respetuoso con el medio ambiente, que cada vez adoptan más los principales fabricantes, entre ellos Covestro, SABIC y Mitsubishi Chemical.
La característica definitoria de la arquitectura molecular del PC es el grupo de enlace carbonato (-O-CO-O-) que conecta las unidades de bisfenol A en una cadena flexible. Estos grupos carbonato, combinados con los rígidos anillos de benceno del componente bisfenol A, crean un polímero de doble carácter: los anillos de benceno aportan rigidez y resistencia al calor, mientras que los enlaces carbonato permiten la absorción de energía mediante la deformación de la cadena bajo carga de impacto. El resultado es un material que logra lo que ningún polímero monofásico puede conseguir: una elevada rigidez y una alta resistencia al impacto simultáneas, sin la fragilidad que suele acompañar a la rigidez.
Lo que distingue al plástico PC de cualquier otro termoplástico técnico de coste similar:
- Resistencia al impacto Izod con muesca superior a 600-850 J/m —aproximadamente 10 veces la del acrílico PMMA y entre 2 y 4 veces la del ABS—
- Transmitancia de la luz del 88–90% en calidades ópticas: comparable a la del vidrio, con una sexta parte de su peso
- Temperatura de deflexión térmica de 130-140 °C a 1,82 MPa, lo que permite su uso en zonas adyacentes al compartimento del motor de los vehículos y en componentes de dispositivos médicos esterilizables.
- Resistencia natural al fuego según la norma UL 94 V-2 en los grados estándar; V-0 en los grados con formulación ignífuga —sin las pérdidas de propiedades mecánicas que los aditivos ignífugos imponen a la mayoría de los demás polímeros—
- Estabilidad dimensional comparable a la del ABS (contracción de 0,5–0,7%), lo que permite tolerancias muy ajustadas en aplicaciones ópticas y mecánicas de precisión
Cuánto te cuesta el plástico PC:
- Alta viscosidad de fusión, lo que requiere temperaturas elevadas en el cilindro (260–320 °C) y presiones de inyección más altas que las del ABS o el PS
- Secado previo obligatorio hasta alcanzar un contenido de humedad < 0,02% — uno de los requisitos de secado más estrictos en moldeo por inyección
- Susceptibilidad al agrietamiento por estrés ambiental (ESC) cuando se producen simultáneamente el contacto químico y la tensión residual de moldeo
- Amarilleamiento por rayos UV en los grados sin recubrimiento tras una exposición prolongada al aire libre
- El coste del material es aproximadamente entre 2 y 3 veces superior al del ABS, lo cual se justifica en aplicaciones en las que el rendimiento es fundamental, pero no en el caso de las carcasas de uso general.
En Dimud, Los programas de plástico de policarbonato abarcan subcomponentes de lentes para faros de automóviles, ventanas transparentes para dispositivos médicos, paneles de carcasas electrónicas y cubiertas estructurales para plataformas robóticas. Cada sector plantea exigencias diferentes a la cadena de suministro del policarbonato —transparencia óptica para el sector de la automoción, certificación de biocompatibilidad para el sector médico, clasificación de resistencia al fuego para la electrónica y precisión dimensional para la robótica— y nuestro equipo de ingeniería aborda estos requisitos en la fase de DFM antes de que se apruebe el utillaje.
Gama de productos «Grade Landscape»: del policarbonato de uso general al policarbonato óptico y médico
El plástico PC no es un producto único. La gama comercial abarca un amplio abanico de prestaciones, y elegir el tipo incorrecto es la causa más habitual de los fallos sobre el terreno en los proyectos con policarbonato.
Ordenador personal de uso general (GP-PC)
El material de referencia: policarbonato con BPA sin modificaciones específicas, que ofrece la combinación equilibrada de resistencia al impacto, resistencia al calor y transparencia óptica que caracteriza el atractivo de este polímero. Entre las denominaciones comerciales más conocidas se encuentran Lexan® 141 (SABIC), Makrolon® 2407 (Covestro) y Calibre® 301 (Trinseo).
El GP-PC es el punto de partida para la mayoría de los programas de PC en Dimud. Entre sus aplicaciones se incluyen cubiertas transparentes, carcasas de instrumentos, protectores de seguridad y cualquier componente en el que se requiera la combinación de resistencia al impacto y transparencia del policarbonato, sin exigencias específicas en materia de normativa o precisión óptica.
PC de grado óptico
Formulado con un peso molecular más elevado, un control de pureza más estricto y una menor concentración de colorantes y aditivos para lograr:
- Transmitancia de la luz: 89–91%
- Niebla: < 1,0% (frente a 1,0–2,0% para GP-PC)
- Índice de amarilleamiento: < 1,5
- Birrefringencia: minimizada mediante una orientación controlada del procesamiento
El PC de grado óptico se utiliza en las lentes de los faros de los automóviles, los paneles conductores de luz de las pantallas retroiluminadas, los elementos de las lentes de las cámaras y los instrumentos ópticos de precisión. Requiere acero especial para moldes (acero inoxidable S136 pulido a espejo), rangos de temperatura de fusión controlados (±5 °C) y velocidades de llenado lentas para minimizar la tensión óptica inducida por el cizallamiento; todo ello forma parte del protocolo de proceso de PC óptico de Dimud.
Poliカーボン (PC) ignífugo (FR-PC)
El PC estándar cumple de forma natural con la norma UL 94 V-2. Los grados con formulación ignífuga que utilizan aditivos a base de fósforo (sin halógenos) o a base de sulfonatos alcanzan:
- UL 94 V-0 con un espesor de pared de 1,5 mm
- Cumplimiento de la prueba del hilo incandescente según la norma IEC 60695-2-12 a 960 °C
- Claridad óptica garantizada (disponible en FR-PC transparente)
- Resistencia al impacto reducida en comparación con el GP-PC (normalmente entre 400 y 550 J/m frente a entre 600 y 850 J/m)
El FR-PC es obligatorio para cualquier caja de equipos electrónicos alimentada por la red eléctrica, componente de un centro de datos o pieza del interior de un vehículo en la que se requieran simultáneamente tanto el cumplimiento de las normas de resistencia al fuego como las prestaciones mecánicas del policarbonato.
PC y mezclas de PC resistentes a altas temperaturas
| Curso | Modificación | HDT | Aplicación principal |
|---|---|---|---|
| PC resistente a altas temperaturas | Copolímero de alfa-metilestireno | 145–155 °C | Carcasas LED para el compartimento del motor de los vehículos |
| Mezcla de PC/ABS | Aleación de ABS optimizada para facilitar su procesamiento | 105–125 °C | Pilar B de automóviles, carcasas para ordenadores portátiles |
| Mezcla de PC y PBT | PBT para resistencia química | 120–130 °C | Exterior de vehículos, conectores |
| Mezcla de PC y PMMA | PMMA para mayor resistencia a los arañazos | 125–135 °C | Cubiertas de pantalla, cuadros de instrumentos |
| PC con fibra de vidrio (10–30% GF) | Refuerzo de fibra de vidrio | 145–160 °C | Soportes estructurales, fijaciones de precisión |
| PC de grado médico | Clase VI de la USP / ISO 10993 | 130–138 °C | Carcasas de dispositivos, componentes esterilizables |
Marcas de resina comercial y su importancia
En el caso de los programas informáticos en los que la calidad es un factor clave —especialmente los de carácter óptico y médico—, la marca de la resina comercial es importante, ya que determina la uniformidad del peso molecular, la estabilidad del color entre lotes y la disponibilidad de la documentación reglamentaria. Dimud se abastece de:
- Covestro Makrolon® — Ideal para aplicaciones ópticas en el sector de la automoción
- SABIC Lexan® — Recomendado para aplicaciones de grado médico y ignífugas
- Mitsubishi Iupilon® / LG Chem Lupoy® — Alternativas económicas para los programas de medicina general y de formación de residentes
La marca y el número de lote de la resina se documentan en cada registro de lote de producción de Dimud PC, y el certificado de conformidad (CoC) del material, expedido por el fabricante de la resina, forma parte de la documentación estándar de entrega.
Propiedades físicas y mecánicas clave
| Propiedad | GP-PC | FR-PC (V-0) | PC de grado óptico | Norma de ensayo |
|---|---|---|---|---|
| Densidad | 1,20–1,22 g/cm³ | 1,20–1,25 g/cm³ | 1,19–1,21 g/cm³ | ISO 1183 |
| Resistencia a la tracción (límite elástico) | 55–70 MPa | 50–65 MPa | 58–68 MPa | ISO 527 |
| Módulo de flexión | 2.300–2.500 MPa | 2.200–2.500 MPa | 2.300–2.600 MPa | ISO 178 |
| Resistencia al impacto Izod con muesca | 600–850 J/m | 400–550 J/m | 550–750 J/m | ISO 180 |
| Alargamiento a la rotura | 80–150 % | 40–100 % | 80–130 % | ISO 527 |
| Temperatura de deflexión térmica | 130–140 °C | 125–135 °C | 130–138 °C | ISO 75 (1,82 MPa) |
| Punto de reblandecimiento Vicat | 145–155 °C | 140–150 °C | 147–155 °C | ISO 306 |
| Contracción del molde | 0,5–0,7 % | 0,4–0,7 % | 0,5–0,6 % | ISO 294-4 |
| Absorción de agua (24 h) | 0,15–0,35 % | 0,15–0,30 % | 0,10–0,20 % | ISO 62 |
| Transmitancia de la luz | 88–90 % | 85–89% (FR transparente) | 89–91 % | ISO 13468 |
| Niebla | 0,8–1,5 % | 1,0–2,0 % | < 1,0 % | ISO 14782 |
| Índice de refracción | 1.586 | 1.585 | 1.586 | ISO 489 |
| Rigidez dieléctrica | 15–18 kV/mm | 14–17 kV/mm | 15–18 kV/mm | IEC 60243 |
| Inflamabilidad (natural) | UL 94 V-2 | UL 94 V-0 | UL 94 V-2 | UL 94 |
| Resistencia a los impactos a baja temperatura (−20 °C) | Sin pausa | Sin pausa | Sin pausa | ISO 180 |
Nota técnica de Dimud — El requisito de secado que lo cambia todo
La absorción de agua del plástico PC, de entre 0,15 y 0,35%, puede parecer modesta, pero el policarbonato es especialmente sensible a la degradación hidrolítica durante el procesamiento. Una humedad superior a 0,021 TP3T a la entrada del cilindro provoca la escisión de las cadenas a temperatura de fusión, lo que reduce de forma permanente el peso molecular y, con ello, la resistencia al impacto, la transparencia y la calidad de la superficie. A diferencia del ABS (que tolera una humedad de 0,11 TP3T), el PC requiere un secado hasta < 0,021 TP3T —un objetivo que exige el uso de secadores de tolva deshumidificadores a 110–120 °C durante un mínimo de 4–6 horas, con un punto de rocío del desecante inferior a −30 °C. En Dimud, el contenido de humedad se verifica mediante titulación de Karl Fischer en muestras de resina antes de cada ciclo de producción de PC de grado óptico y de grado médico. Esto no es opcional: es la causa más común de fallos en la producción de PC en todo el sector.
Moldeo por inyección de PC: parámetros del proceso y controles críticos
El plástico PC es el polímero de uso general más exigente a la hora de moldearlo correctamente por inyección. Su elevada viscosidad de fusión, su estrecho margen de tolerancia a la humedad, su sensibilidad a la degradación por cizallamiento y la necesidad de una temperatura elevada del molde hacen que el cumplimiento riguroso del proceso sea imprescindible. Los siguientes parámetros representan los ajustes de producción validados en todos los programas de PC de Dimud.
Temperatura del cilindro y de la masa fundida
| Zona | GP-PC / FR-PC | PC de grado óptico | PC resistente a altas temperaturas | Notas |
|---|---|---|---|---|
| Trasera (alimentación) | 240–260 °C | 250–265 °C | 260–275 °C | Acceso controlado; sin zonas frías |
| Intermedio (compresión) | 260–285 °C | 270–290 °C | 280–300 °C | Fusión primaria; objetivo de homogeneidad |
| Delantero (medición) | 270–300 °C | 280–305 °C | 290–315 °C | Temperatura final de fusión; calibración de la viscosidad |
| Boquilla | 260–290 °C | 270–295 °C | 280–305 °C | Boquilla cónica inversa estándar para PC |
Límite crítico: El plástico PC se degrada a temperaturas superiores a 320–330 °C, lo que provoca la liberación del monómero bisfenol A y da lugar a una decoloración amarillenta, la aparición de motas negras y una reducción de la resistencia al impacto. El tiempo de permanencia en el cilindro debe controlarse estrictamente: Dimud especifica los límites máximos de tiempo de permanencia para cada configuración de la máquina de PC y los documenta en el análisis FMEA del proceso.
Temperatura del molde
El plástico PC requiere una temperatura del molde considerablemente más alta que la mayoría de los termoplásticos: 80–120 °C
Este es el parámetro que con mayor frecuencia se especifica de forma insuficiente en los programas de PC por parte de los ingenieros acostumbrados a las herramientas ABS o PS:
- 80–90 °C: Mínimo aceptable; adecuado para piezas estructurales no ópticas con un espesor de pared > 3 mm.
- 90–100 °C: Norma para piezas transparentes de GP-PC; brillo y transparencia adecuados.
- 100–110 °C: Imprescindible para lentes de PC de grado óptico, prismas de precisión y paneles conductores de luz. Fundamental para minimizar la birrefringencia y conseguir una opacidad inferior a 1,01 TP3T.
- 110–120 °C: Indicado para PC óptico de pared fina (< 1,5 mm) y grados de PC de alta resistencia térmica en los que es necesario controlar la formación de una estructura cristalina en la superficie.
Para conseguir una temperatura uniforme del molde de entre 100 y 120 °C se necesitan reguladores de temperatura de agua caliente a presión (no unidades de aceite estándar). Los programas ópticos para PC de Dimud utilizan unidades específicas de control de temperatura del molde por agua caliente y verifican la uniformidad de la temperatura de la superficie del molde mediante imágenes térmicas antes de la homologación para la producción.
Velocidad y presión de inyección
La elevada viscosidad de fusión del PC requiere una presión de inyección mayor que la de cualquier termoplástico común:
- Presión de inyección: 100-160 MPa (considerablemente superior a la del ABS, que se sitúa entre 80 y 140 MPa)
- Presión de mantenimiento: 60–80% de la presión de inyección (alta; necesaria para compensar la baja compresibilidad del PC)
- Contrapresión: 5–15 MPa — se mantiene baja para minimizar el calentamiento por cizallamiento y la reducción del peso molecular
- Velocidad de inyección: de lenta a moderada; este aspecto es fundamental y, a menudo, contrario a lo que cabría esperar. Una inyección rápida de PC genera una tensión de cizallamiento excesiva, especialmente en la entrada, lo que provoca birrefringencia inducida por el flujo en las piezas ópticas y debilidad en la línea de soldadura de las piezas estructurales. En los programas de grado óptico, lo habitual es un llenado controlado que dure entre 3 y 8 segundos.
Protocolo de secado
| Parámetro | GP-PC | PC de grado óptico | PC de grado médico | PC triturado |
|---|---|---|---|---|
| Tipo de secadora | Tolva deshumidificadora (punto de rocío ≤ −30 °C) | Lo mismo | Lo mismo | Lo mismo |
| Temperatura | 110–120 °C | 115–120 °C | 115–120 °C | 110 °C |
| Duración | 4-6 horas | 5-6 horas | 5-6 horas | 4-5 horas |
| Humedad objetivo | < 0,02 % | < 0,01 % | < 0,02 % | < 0,02 % |
| Método de verificación | Analizador de humedad | Valoración de Karl Fischer | Valoración de Karl Fischer | Analizador de humedad |
| Porcentaje máximo de material triturado | 10–15 % | 0 % (solo virgen) | 0 % (solo virgen) | — |
Defectos habituales y medidas correctoras
| Defecto | Causa raíz | Medidas correctivas |
|---|---|---|
| Rayas plateadas / dispersión | Humedad superior a 0,021 TP3T; degradación hidrolítica | Prolongar el secado; comprobar el punto de rocío; revisar la estanqueidad de la tolva |
| Decoloración amarillenta / rayas marrones | Sobrecalentamiento de la masa fundida; tiempo de permanencia prolongado | Reducir la temperatura del barril; ajustar el tamaño del barril; purgar con regularidad |
| Nubosidad óptica / turbidez | Temperatura del molde demasiado baja; contaminación; humedad | Aumentar la temperatura del molde a más de 100 °C; comprobar el secado; limpiar el molde |
| Birrefringencia / patrones de tensión | La velocidad de llenado es demasiado alta; la temperatura del molde es demasiado baja | Inyección lenta; aumentar la temperatura del molde; recocido tras el moldeo |
| Líneas de soldadura (débiles / visibles) | Temperatura de fusión baja; mala colocación de la entrada de material | Aumentar la temperatura de fusión; cambiar la posición de la entrada; aumentar la temperatura del molde |
| Alabeo | Enfriamiento desigual; contracción diferencial | Refrigeración equilibrada; pared uniforme; fijación posterior al moldeo |
| Marcas de hundimiento | Secciones gruesas; presión o tiempo de sujeción insuficientes | Recortar las zonas más gruesas; aumentar la presión de sujeción |
| Cracking / ESC | Contacto químico + tensión residual | Recocer las piezas; evitar los agentes ESC; revisar el DFM (véase la sección 6) |
| Tiro corto | Presión insuficiente; material fundido demasiado viscoso | Aumentar la presión de inyección; subir la temperatura del cilindro |
| Arañazo superficial | El acero para herramientas no tiene la dureza suficiente para aplicaciones ópticas | Especificar acero inoxidable S136; acabado SPI A1; manipular con cuidado |
Aspectos a tener en cuenta en el diseño de moldes para componentes de policarbonato
La combinación de alta viscosidad de fusión, temperaturas de procesamiento elevadas, requisitos ópticos estrictos y susceptibilidad al ESC del plástico PC plantea unas exigencias de ingeniería de moldes más estrictas que en el caso del ABS o el PS. Un molde diseñado para GP-ABS no ofrecerá el rendimiento adecuado para el PC óptico sin modificaciones sistemáticas.
Diseño y ubicación de la puerta
La alta viscosidad del PC exige entradas de tamaño generoso; las entradas demasiado pequeñas generan una tensión de cizallamiento excesiva que provoca:
- Birrefringencia justo aguas abajo de la compuerta (lo que la hace inadecuada para aplicaciones ópticas)
- Debilidad en la línea de soldadura en las convergencias del frente de flujo
- Reducción localizada del peso molecular debida a la degradación por cizallamiento
Pautas para el dimensionamiento de las compuertas en PC:
- Espesor de la entrada: espesor mínimo de la pared de 75–100% en la zona de la entrada (frente a los 60% del ABS)
- Espacio entre electrodos: 0,5–1,0 mm como máximo
- Rejillas en forma de abanico: se recomiendan para paneles ópticos planos y cubiertas de pantallas; distribuyen la tensión de llenado a lo largo de una amplia superficie frontal, lo que minimiza la concentración de birrefringencia.
- Puertas submarinas: aceptables para piezas estructurales de GPPC; se deben evitar en programas de grado óptico debido a la concentración de esfuerzo cortante en la punta de la puerta.
- Válvulas de cierre para canales calientes: recomendadas para programas de PC de gran volumen; eliminan el canal frío y permiten sincronizar con precisión la apertura de la válvula para controlar la dinámica de llenado en piezas ópticas de pared fina.
Diseño de la banda de rodadura
El PC requiere secciones transversales de los canales de inyección más grandes que el ABS o el PS para mantener la temperatura de fusión y minimizar la caída de presión:
- Diámetro del perfil redondo: 6–10 mm (mayor que los 4–8 mm habituales en el ABS)
- Longitud de los canales de inyección: reducida al mínimo; los canales largos provocan una pérdida de temperatura que aumenta la viscosidad aparente y la presión de inyección necesaria
- Colector de canal caliente: recomendado para moldes de PC con más de 4 cavidades; mantiene la uniformidad de la temperatura del material fundido en todas las salidas y elimina las variaciones ópticas provocadas por los gradientes de temperatura
Selección del acero: un factor clave para las estructuras de hormigón armado
La elevada temperatura de procesamiento del PC y sus requisitos ópticos imponen criterios estrictos para la selección del acero:
| Acero | Solicitud | Notas |
|---|---|---|
| S136 (acero inoxidable pulible) | PC de grado óptico: lentes, guías de luz, prismas | Acabado pulido espejo SPI A1; resistente a la corrosión provocada por los gases de escape del PC |
| 718H (acero inoxidable preendurecido) | PC de grado médico; cubiertas transparentes | Buena capacidad de pulido y resistencia a la corrosión a un coste inferior al del S136 |
| H13 (templado a 48-52 HRC) | Hormigón precomprimido de gran volumen; hormigón precomprimido reforzado con fibra de vidrio | Comprobación de la resistencia térmica a temperaturas elevadas del molde (100 °C+) |
| P20 (preendurecido) | PC estructural no destinado a fines estéticos (prototipos/pequeños volúmenes) | Adecuado para programas de corta duración; no recomendado para aplicaciones ópticas |
El P20 no es compatible con los programas ópticos para PC.. A temperaturas del molde de entre 100 y 120 °C, la menor dureza del P20 provoca un desgaste acelerado en las líneas de separación y los bordes de las entradas de material, lo que da lugar a rebabas y a un deterioro óptico de la superficie en un plazo de entre 50 000 y 100 000 inyecciones.
Diseño del sistema de refrigeración
Los elevados requisitos de temperatura del molde del plástico PC (80-120 °C) exigen un sistema activo de calentamiento y refrigeración, y no un circuito de refrigeración pasivo:
- Se requieren reguladores de temperatura de agua caliente a presión (rango de 80 a 120 °C); en los programas no ópticos (< 100 °C) se pueden sustituir por reguladores de temperatura de aceite.
- El diseño de los canales de refrigeración tiene como objetivo lograr una uniformidad de ±3 °C en toda la superficie de la cavidad, un valor más ajustado que el estándar de ±5 °C para el ABS.
- En los programas ópticos, Dimud utiliza refrigeración conformada con insertos S136 para lograr la uniformidad de la temperatura superficial, fundamental para el control de la opacidad y la birrefringencia.
- En el diseño de los moldes para piezas de PC con tolerancias dimensionales muy ajustadas se incorporan dispositivos de recocido posterior al moldeo, con el fin de liberar la tensión residual que, de otro modo, provocaría deformaciones durante su uso.
Desahogo
El plástico PC genera una cantidad mínima de gas durante su procesamiento normal, pero una ventilación inadecuada, combinada con una presión de inyección elevada, provoca marcas de quemadura por «efecto diésel» en las zonas de último relleno:
- Profundidad de la ranura de ventilación: 0,03–0,05 mm (ligeramente más profunda que la del ABS para adaptarse a la mayor presión de llenado del PC)
- Espacio de ventilación: 3–5 mm
- Ventilación en la línea de separación periférica más ventilación asistida por vacío en programas de cavidades ópticas profundas
- Ventilación del espacio libre del pasador expulsor en todas las nervaduras profundas
Sistema de expulsión
La elevada resistencia al impacto y la buena ductilidad del PC hacen que el proceso de expulsión sea menos problemático que en el caso del PS, que es más frágil; sin embargo, los programas de grado óptico y médico imponen requisitos estrictos:
- No se deben utilizar pasadores de expulsión en las superficies ópticas; la expulsión de las piezas ópticas debe realizarse únicamente mediante un anillo de extracción o un manguito.
- En el caso de las carcasas transparentes de GP-PC: los pasadores de expulsión se encuentran exclusivamente en zonas no visibles.
- Cálculo de la fuerza de expulsión en la fase de DFM; la elevada rigidez del PC requiere una fuerza de expulsión mayor que la del ABS con ángulos de desmoldeo equivalentes
- Se recomienda un recocido posterior a la expulsión para las piezas ópticas de precisión: entre 120 y 125 °C durante 2 a 4 horas en un horno de aire circulante tras la expulsión.
Fisuración por estrés ambiental: el modo de fallo más incomprendido del PC
El agrietamiento por estrés ambiental (ESC) es la causa principal más habitual de los fallos en los plásticos de policarbonato en servicio, y el modo de fallo que más se suele pasar por alto durante el diseño y la elaboración de las especificaciones. Comprender el ESC no es opcional para los ingenieros que especifican componentes de policarbonato.
¿Qué es la función ESC en un ordenador?
La ESC se produce cuando la tensión de tracción residual o aplicada en una pieza moldeada de PC se combina con el contacto con una clase específica de agentes químicos, incluso a concentraciones y duraciones de exposición que no tendrían ningún efecto en una muestra sin tensión. El mecanismo: los agentes químicos reducen la energía de activación necesaria para el inicio de la fisura en la superficie. La tensión proporciona la fuerza motriz para la propagación de la grieta. La combinación de ambos factores produce la formación de grietas a niveles de tensión un orden de magnitud inferiores a la resistencia a la tracción medida del material.
Entre las clases de sustancias químicas susceptibles de provocar la formación de PC se incluyen:
- Hidrocarburos aromáticos: tolueno, xileno (habituales en pinturas y adhesivos)
- Ésteres y cetonas: acetona, MEK, acetato de etilo (disolventes de limpieza, vehículos para adhesivos)
- Disolventes clorados: cloruro de metileno, tricloroetileno
- Soluciones alcalinas fuertes: hidróxido de amonio (limpiacristales, desinfectantes)
- Ciertos agentes desmoldeantes y lubricantes
- Algunos protectores solares y formulaciones cosméticas (fundamentales para los productos sanitarios destinados al consumidor)
¿Qué NO provoca el ESC en un ordenador? Ácidos diluidos, alcoholes (isopropanol, etanol en concentraciones < 50%), hidrocarburos alifáticos y muchos productos de limpieza habituales.
Cómo evitar el uso de la tecla ESC en los programas de PC
La prevención de ESC en Dimud es una actividad que se lleva a cabo en la fase de diseño, no una medida correctiva posterior a un fallo:
- Reducir al mínimo la tensión residual de moldeo: Una temperatura elevada del molde (más de 100 °C), velocidades de llenado lentas, una presión de mantenimiento adecuada y el recocido posterior al moldeo reducen la tensión residual, que es el motor de ESC. Dimud incluye la gestión de la tensión residual como un objetivo estándar en la configuración del proceso de PC.
- Identificar el contacto con sustancias químicas durante el DFM: La revisión de DFM de Dimud para programas de PC incluye una auditoría de contacto químico: ¿qué productos de limpieza, adhesivos, etiquetas, recubrimientos y materiales de embalaje entrarán en contacto con la pieza durante el montaje, el uso y la logística?
- Especifica los grados resistentes al ESC cuando sea necesario: Las mezclas de PC/PBT mejoran significativamente la resistencia al ESC en comparación con el GP-PC. Para aplicaciones en las que la exposición a sustancias químicas es inevitable, el equipo de ingeniería de Dimud recomienda y valida la mezcla o el grado modificado adecuados.
- Diseña geometrías sin tensiones: Los radios de esquina generosos (mínimo 1,5 mm), el espesor uniforme de las paredes y un sistema de entrada que minimice la tensión residual inducida por el flujo reducen directamente el riesgo de ESC.
- Validar antes de la puesta en producción: En el caso de las aplicaciones en las que se haya identificado un riesgo de ESC, Dimud lleva a cabo ensayos de inmersión química según ISO 22088 o protocolos especificados por el cliente en las piezas de muestra T1 antes de que se apruebe la cualificación de las herramientas de producción.
Aplicaciones industriales
Automoción
Automoción Es el sector de uso final más grande y técnicamente más exigente para el plástico PC, donde la combinación de resistencia al impacto, transparencia y estabilidad térmica de este material responde a unos requisitos que ningún otro termoplástico de la competencia cumple al mismo tiempo.
Sistemas de lentes para faros delanteros y traseros (PC de grado óptico): El plástico PC ha sustituido al vidrio como material principal para las lentes de la iluminación exterior de los vehículos. Las ventajas económicas son convincentes: los conjuntos de faros de PC son 50% más ligeros que sus equivalentes de vidrio, pueden moldearse por inyección con geometrías aerodinámicas complejas imposibles de conseguir con el vidrio y absorben el impacto de las piedras sin romperse. El PC de grado óptico, con una transmitancia de la luz > 88% y una opacidad < 1,0%, es la especificación estándar para las lentes de los faros de proyector y las cubiertas de las luces traseras LED. Se requieren grados de PC resistentes a los rayos UV o un tratamiento posterior de recubrimiento duro para evitar el amarilleamiento y la formación de grietas superficiales a lo largo de la vida útil del vehículo.
Dimud moldea componentes de PC adyacentes a los faros según las especificaciones ópticas del sector de la automoción: índice de amarilleamiento < 2,0, opacidad < 1,5%, tolerancia dimensional de ±0,10 mm en las superficies de posicionamiento de las lentes, con documentación PPAP de nivel 3 como estándar.
Cubiertas para cuadros de instrumentos y paneles HMI (PC óptico / PC-PMMA): Cubiertas transparentes para cuadros de instrumentos, paneles de control táctiles y pantallas de infoentretenimiento. El PC aporta la resistencia a los arañazos (especialmente en las mezclas de PC/PMMA), la estabilidad dimensional y la adherencia del recubrimiento antirreflectante que requieren los paneles de pantalla del habitáculo. Las piezas de PC utilizadas en esta aplicación se someten a pruebas de validación según la norma de empañamiento en interiores de vehículos (ISO 6452) y de adherencia del recubrimiento antirreflectante (prueba de rayado cruzado según la norma ISO 2409).
Componentes estructurales interiores (PC/ABS): Cubiertas del pilar B, sustratos estructurales de los paneles de las puertas y bastidores estructurales de la consola central. Las mezclas de PC/ABS ofrecen una temperatura de deformación en caliente (HDT) superior a la del ABS, una mejor resistencia al impacto a bajas temperaturas y una mayor resistencia en la línea de soldadura, tal y como exigen las especificaciones estructurales de los fabricantes de equipos originales (OEM), todo ello con una mejor procesabilidad que el PC puro.
Cubiertas para módulos de baterías de vehículos eléctricos y componentes de gestión térmica (FR-PC): Con la rápida transición hacia los vehículos eléctricos, el FR-PC se utiliza cada vez más en las tapas superiores de los módulos de batería, carcasas de controladores BMS y cuerpos de conectores de alta tensión, donde la combinación de la clasificación de resistencia al fuego UL 94 V-0, la estabilidad dimensional bajo ciclos térmicos (de −40 °C a +120 °C) y la rigidez dieléctrica (15-18 kV/mm) cumple todos los requisitos a la vez.
Productos sanitarios
El plástico PC desempeña un papel fundamental y cada vez más importante en fabricación de dispositivos médicos, gracias a tres propiedades que resultan difíciles de combinar al mismo tiempo: claridad óptica para ventanas de inspección y ópticas de diagnóstico, estabilidad dimensional para carcasas de instrumentos de precisión y compatibilidad con los métodos de esterilización por rayos gamma y EO.
Carcasas exteriores y ventanas de inspección de dispositivos de diagnóstico (PC de grado médico): Analizadores de sangre, accesorios para diagnóstico por imagen y carcasas para equipos de monitorización de pacientes. La resina de PC de grado médico certificada según la norma USP Clase VI e ISO 10993-1 es la especificación requerida para cualquier componente que pueda entrar en contacto con agentes de limpieza y desinfección. Los programas de PC para uso médico de Dimud utilizan protocolos basados exclusivamente en resina virgen, con trazabilidad documentada de los lotes desde el proveedor de la resina hasta la pieza acabada.
Componentes del dispositivo compatibles con la esterilización (PC resistente a la radiación gamma): El PC estándar es compatible con la esterilización por radiación gamma hasta aproximadamente 25 kGy sin que se produzca un amarilleamiento significativo, lo que supone una ventaja importante frente al competidor más cercano del PC, el PMMA, que se amarillea considerablemente al exponerse a la radiación gamma. Para los dispositivos que requieren tanto claridad óptica como ciclos repetidos de esterilización con rayos gamma, el PC es la opción predominante. Dimud valida la estabilidad frente a los rayos gamma en piezas de muestra con la dosis de esterilización especificada, como parte de la cualificación del programa médico.
Mangos de instrumentos quirúrgicos y fundas protectoras (GP-PC / GF-PC): La combinación de alta resistencia al impacto, compatibilidad química con los desinfectantes utilizados en procesos similares al autoclave (nota: el PC no es apto para el autoclave, ya que el vapor a 121 °C supera su temperatura de deformación térmica [HDT]) y capacidad para soportar ciclos de limpieza repetidos hace que el PC sea el material estándar para las fundas protectoras de instrumentos y los componentes estructurales no estériles en entornos quirúrgicos.
Dispositivos de microfluídica y «lab-on-chip» (PC de grado óptico): El plástico PC es el material de sustrato predominante para los chips de diagnóstico microfluídicos y las plataformas «lab-on-chip»: su transparencia óptica permite la detección por fluorescencia, su estabilidad dimensional permite una precisión de los canales a escala micrométrica y su compatibilidad con los procesos de unión por disolvente y térmica permite la fabricación a escala de oblea.
Electrónica de consumo
Electrónica de consumo Las aplicaciones del plástico PC se centran en aquellos ámbitos en los que se requiere una combinación de resistencia al impacto y transparencia óptica, una combinación que descarta a la mayoría de los polímeros de la competencia a precios asequibles.
Fundas protectoras para smartphones y tabletas (PC de calidad óptica): Paneles protectores de pantalla, ventanas de la carcasa trasera y paneles protectores de la lente de la cámara en dispositivos móviles de gama alta. El PC, con un espesor de pared de entre 0,4 y 0,8 mm, ofrece una absorción de la energía de impacto que el PMMA, con un espesor equivalente, no puede igualar. El tratamiento de recubrimiento duro (resistencia al rayado > 3H de dureza de lápiz según la norma ISO 15184) se aplica tras el moldeo en los paneles de PC para productos electrónicos de consumo.
Marcos de pantallas de ordenadores portátiles y monitores (PC/ABS): Las mezclas de PC/ABS son el material más utilizado para las tapas de las pantallas de los ordenadores portátiles y los marcos de los monitores, ya que combinan la estabilidad dimensional y la calidad superficial del PC con la mayor facilidad de procesamiento y el menor coste del ABS.
Cubiertas y difusores para iluminación LED (PC de grado óptico / PC estabilizado frente a los rayos UV): Las cubiertas de PC para iluminación combinan una transmitancia de la luz superior a 88% con la resistencia al impacto que distingue al PC del PMMA en aplicaciones propensas al vandalismo. Los grados de PC estabilizados frente a los rayos UV con estabilizadores de luz de amina impedida (HALS) mantienen la claridad óptica durante más de 50 000 horas de funcionamiento de la lámpara sin un amarilleamiento significativo.
Fuentes de alimentación y armarios eléctricos (FR-PC): El FR-PC con clasificación UL 94 V-0 está indicado para carcasas de adaptadores de corriente, cajas de cargadores de baterías y cualquier carcasa de aparatos electrónicos conectados a la red eléctrica en la que se requiera el rendimiento mecánico del policarbonato, además de la resistencia al fuego.
Robótica y almacenamiento de energía
Cubiertas estructurales y carcasas de articulaciones para robots (GP-PC / GF-PC): Las cubiertas para los brazos de los robots colaborativos (cobots) deben ser resistentes a los impactos (para proteger los mecanismos internos de posibles colisiones durante el funcionamiento colaborativo), ligeras y con dimensiones precisas. El GP-PC o el 10–15% GF-PC ofrecen la relación rigidez-peso y la consistencia dimensional que requieren los diseños de plataformas de cobots. La elevada temperatura de deformación térmica (HDT) del PC también permite soportar la disipación térmica de los conjuntos de servomotores adyacentes a las cubiertas estructurales.
Carcasas de conectores de alta tensión (FR-PC): Los conectores de alta tensión para vehículos eléctricos y sistemas de almacenamiento de energía funcionan con tensiones de barramento de entre 400 V y 800 V, en las que es imprescindible que se cumplan simultáneamente los requisitos de rendimiento dieléctrico, resistencia al fuego y estabilidad dimensional bajo ciclos térmicos. El FR-PC, con clasificación UL 94 V-0 y una rigidez dieléctrica superior a 15 kV/mm, es la solución técnica que Dimud ofrece para esta categoría de aplicaciones, validada mediante ensayos de homologación de carcasas de conectores de alta tensión según la norma IEC 60664-1.
Ventanas de acceso transparentes del sistema de gestión de la batería (PC de grado óptico): Las carcasas de los módulos de baterías de iones de litio de BMS incorporan cada vez más ventanas de inspección transparentes que permiten la inspección visual e infrarroja de las superficies de las celdas sin necesidad de abrir el módulo. El plástico de PC, con un grosor de pared de 2-3 mm, ofrece la combinación de transparencia óptica, protección contra impactos y resistencia al fuego que requiere esta aplicación.
Ventanas de los sensores y cubiertas protectoras del efector final (PC de grado óptico): Las cubiertas protectoras para sensores de visión, ventanas LIDAR y proyectores de luz estructurada en efectores finales robóticos deben presentar una transmitancia óptica superior a 88% en el espectro visible y del infrarrojo cercano, además de resistencia a las cargas por colisión. El policarbonato de grado óptico es la especificación estándar para esta aplicación en Dimud.
El plástico PC frente a otros materiales de la competencia
| Propiedad | PC | PC/ABS | PMMA | ABS | PEI (Ultem) |
|---|---|---|---|---|---|
| Resistencia a los impactos | ★★★★★ | ★★★★★ | ★★☆☆☆ | ★★★★☆ | ★★★★☆ |
| Claridad óptica | ★★★★★ | ★★★☆☆ | ★★★★★ | ★★☆☆☆ | ★★☆☆☆ |
| Resistencia al calor (HDT) | ★★★★★ | ★★★★☆ | ★★★☆☆ | ★★★☆☆ | ★★★★★ |
| Estabilidad dimensional | ★★★★★ | ★★★★☆ | ★★★★☆ | ★★★★☆ | ★★★★★ |
| Resistencia química (ESC) | ★★★☆☆ | ★★★☆☆ | ★★★★☆ | ★★★☆☆ | ★★★★★ |
| Resistencia a los arañazos | ★★★☆☆ | ★★★☆☆ | ★★★★★ | ★★★☆☆ | ★★★☆☆ |
| Facilidad de elaboración | ★★★☆☆ | ★★★★☆ | ★★★☆☆ | ★★★★★ | ★★☆☆☆ |
| Resistencia al fuego (natural) | ★★★★☆ (V-2) | ★★★☆☆ | ★★☆☆☆ | ★★☆☆☆ (HB) | ★★★★★ (V-0) |
| Coste de las materias primas | $$$ Alto | $$ Medio | $$ Medio | $$ Medio | $$$$$ Muy alto |
| Esterilización por rayos gamma | ★★★★☆ | ★★★☆☆ | ★★☆☆☆ | ★★★☆☆ | ★★★☆☆ |
PC frente a PMMA: Ambos ofrecen una excelente claridad óptica, pero el PC destaca claramente en cuanto a resistencia al impacto (10 veces más que el PMMA) y compatibilidad con la esterilización por rayos gamma. El PMMA destaca en resistencia a los arañazos y a la radiación ESC. Para aplicaciones en las que la resistencia a los arañazos es fundamental (paneles de visualización en entornos con mucho contacto), el PC con recubrimiento duro es la solución estándar.
PC frente a PC/ABS: Las mezclas de PC/ABS ofrecen una mejor procesabilidad, un menor coste y una menor sensibilidad al ESC en comparación con el PC puro. Para aquellas aplicaciones en las que no se requiera el máximo rendimiento del PC en cuanto a resistencia al impacto y resistencia térmica, el PC/ABS es la opción más racional para reducir costes. Para aplicaciones ópticas o piezas que requieran una temperatura de deformación calorífica (HDT) superior a 120 °C, el PC puro es imprescindible.
PC frente a PEI (Ultem): El PEI ofrece una temperatura de servicio continuo más elevada (170 °C), una mayor resistencia química y una clasificación inherente UL 94 V-0 con un espesor de 0,8 mm, a un coste de material entre 5 y 8 veces superior al del PC. El PEI se utiliza cuando el límite térmico del PC (135 °C de HDT) resulta insuficiente; para todas las aplicaciones que se encuentran dentro de los límites del PC, este último es la opción más económica.
Directrices de DFM para piezas de plástico para PC
Espesor de pared
Rango recomendado: 1,5–4,0 mm para PC estructural; 0,8–2,0 mm para aplicaciones ópticas de pared fina con grados de alto flujo.
La elevada viscosidad de fusión del PC hace que el moldeo de paredes finas (< 1,5 mm) resulte considerablemente más complicado que con el ABS: se requiere una mayor presión de inyección, un llenado más rápido y entradas de material más grandes. Es esencial que el espesor de las paredes sea uniforme: la contracción relativamente baja del PC (0,5–0,71 TP3T) solo se mantiene constante cuando el espesor de las paredes es uniforme; las variaciones de espesor con una relación superior a 2:1 generan un enfriamiento diferencial y una deformación que supera las tolerancias dimensionales en las piezas de precisión.
Radios de las curvas
Radio mínimo de las esquinas internas: 1,0 mm. Recomendado: 1,5–2,0 mm o 50–75% del espesor de la pared.
Este requisito es más estricto que el del ABS (mínimo de 0,5 mm). La elevada rigidez del PC hace que la concentración de tensiones en las esquinas afiladas, en condiciones de ESC, provoque la aparición de grietas con una tensión aplicada menor que en polímeros más flexibles. Todas las esquinas internas se someten a una auditoría de conformidad con la norma DFM de Dimud para el PC antes de proceder a la fabricación de los moldes.
Costillas y jefes
- Espesor de las nervaduras: 50–60% de espesor nominal de la pared (la misma regla que para el ABS, pero más importante en el PC: en las piezas transparentes se aprecian marcas de hundimiento en las superficies opuestas de las nervaduras gruesas)
- Altura de las nervaduras: como máximo 3 veces el espesor nominal de la pared; refuerzos en las nervaduras más altas
- Diámetro exterior del saliente: máximo 2 veces el espesor nominal de la pared; con rebaje en todos los salientes de más de 8 mm de profundidad
- Todas las intersecciones entre nervaduras y paredes y entre salientes y paredes: redondeadas (radio mínimo de 1,0 mm)
Ángulos de calado
La elevada rigidez y la contracción moderada del PC hacen que este material sea propenso a pegarse, sobre todo en cavidades profundas:
- Superficies estándar: 1°–2° por lado como mínimo
- Superficies ópticas pulidas (SPI A1/A2): 1,5°–3° por cada lado; aunque parezca contradictorio, el plástico pulido requiere un ángulo de desmoldeo mayor, ya que el efecto de vacío que se produce entre una cavidad muy pulida y la pieza de plástico en enfriamiento dificulta la expulsión.
- Superficies texturizadas: añadir 1° por cada 0,025 mm de profundidad de textura (la misma regla que para el ABS)
Tolerancias
La baja contracción y la estructura amorfa del plástico PC permiten una excelente repetibilidad dimensional:
- Precisión estándar alcanzable: ±0,10–0,15 mm en dimensiones controladas
- Dimensiones críticas de grado óptico: ±0,05–0,08 mm, alcanzables con utillaje prevalidado mediante Moldflow y un control estadístico de procesos (SPC)
- Superficies de posicionamiento de la lente: ±0,05 mm; requiere validación mediante máquina de medición por coordenadas (CMM) en cada entrega de primer artículo
Recocido posterior al moldeo
En el caso de los componentes de precisión para PC con tolerancias dimensionales estrictas o especificaciones ópticas, el recocido posterior al moldeo es un proceso estándar en Dimud:
- Temperatura: 120–125 °C (por debajo del punto de reblandecimiento de Vicat, pero por encima de la temperatura de transición vítrea para la relajación de tensiones)
- Duración: de 2 a 4 horas para piezas estándar; hasta 8 horas para componentes ópticos de sección gruesa
- Método: Horno de aire circulante; piezas sujetas en soportes para evitar deformaciones por comba.
- Ventaja: Reduce la tensión residual de moldeo entre un 40 y un 70%, lo que mejora la resistencia al ESC y la estabilidad dimensional.
Capacidades de moldeo por inyección de plástico PC de Dimud
| Fase de servicio | Capacidad de Dimud | Ventajas para el cliente |
|---|---|---|
| Revisión del diseño para la fabricación (DFM) y de la calificación | Recomendación de grado; auditoría de contacto químico de ESC; análisis del radio de las esquinas y del espesor de las paredes; validación de las especificaciones ópticas | Eliminar los fallos más habituales de los ordenadores personales antes de la fabricación de utillaje |
| Prototipado rápido | Modelos de simulación óptica SLA/SLS + herramientas blandas de aluminio en GP-PC | Muestras ópticas y funcionales en un plazo de 10 a 15 días laborables |
| Desarrollo del moho | Acero S136/718H/H13; válvula de cierre de canal caliente; simulación óptica Moldflow; 1–64+ cavidades | Herramientas ópticas listas para la producción; opacidad y transmitancia predecibles |
| Moldeo en serie | Máquinas de 50T a 1.600T; control de temperatura del molde por agua caliente de 80 a 120 °C; celdas de grado médico y de grado óptico | Fabricación de ordenadores personales de precisión, desde la fase piloto hasta la producción en serie |
| Operaciones posteriores al moldeo | Recocido, coordinación de recubrimientos duros y antirreflectantes, tampografía, montaje | Subconjuntos ópticos y funcionales completos |
| Documentación de calidad | PPAP, CoC, registros de humedad según el método de Karl Fischer, informes de turbidez y transmitancia, CMM, certificados UL 94 | Preparado para auditorías de fabricantes de equipos originales (OEM) de los sectores de la automoción, la medicina y la electrónica |
| Cadena de suministro | Abastecimiento de resinas de Covestro/SABIC/Mitsubishi; verificación de los lotes recibidos; logística DDP | Resina trazable desde el fabricante hasta la pieza acabada |
Las tres plantas integradas de Dimud —desarrollo de moldes, mecanizado CNC y montaje electrónico— funcionan como un único sistema de producción al servicio de los clientes de Europa, América del Norte y Oriente Medio, donde la homologación de componentes ópticos, la documentación de conformidad médica y el PPAP para el sector de la automoción son requisitos básicos del programa.
Preguntas frecuentes
El plástico PC contiene grupos carbonato en su cadena principal que sufren una escisión hidrolítica de la cadena cuando hay humedad presente a temperaturas de fusión (260-320 °C). Con una humedad de 0,03–0,05 % (ligeramente por encima del límite del 0,02 %), el peso molecular desciende de forma apreciable, lo que da lugar a piezas con una resistencia al impacto reducida, rayas plateadas en la superficie y una claridad óptica degradada. Con una humedad de 0,11 % (lo que puede parecer insignificante), el efecto es lo suficientemente grave como para descartar por completo las piezas de grado óptico y reducir la resistencia al impacto entre un 20 % y un 40 %. Dimud verifica el contenido de humedad del PC mediante titulación Karl Fischer en todos los programas ópticos y médicos, no solo mediante un temporizador. El presecado a 110-120 °C durante 4-6 horas en un secador deshumidificador con un punto de rocío ≤ −30 °C es obligatorio e innegociable en cada ciclo de producción.
El plástico PC es compatible con óxido de etileno (EO) y radiación gamma esterilización: los dos métodos más habituales para los dispositivos médicos de un solo uso. La compatibilidad con la radiación gamma depende de la dosis: el PC estándar soporta hasta aproximadamente 25-50 kGy sin que se produzca un amarilleamiento inaceptable; los grados de PC especialmente estabilizados y resistentes a la radiación gamma amplían este rango. El PC es No es compatible con la esterilización en autoclave con vapor (121 °C) — La temperatura de deformación térmica, de entre 130 y 135 °C, no ofrece un margen de seguridad suficiente bajo presión de vapor y ciclos térmicos, y las condiciones del autoclave aceleran la degradación hidrolítica. Para los componentes esterilizables con vapor, la polisulfona (PSU) o el PEEK son las alternativas habituales.
Ambos materiales ofrecen una excelente claridad óptica, pero se sitúan en nichos de rendimiento diferentes. El PMMA ofrece una resistencia superior a los arañazos (dureza superficial inherente), una mejor resistencia química a los agentes ESC, un menor coste y una estabilidad frente a los rayos UV ligeramente superior en los grados estándar. El PC ofrece una resistencia al impacto aproximadamente 10 veces mayor, compatibilidad con la esterilización por rayos gamma, mejor estabilidad térmica (HDT de 130 °C frente a los 90-100 °C del PMMA) y la capacidad de moldear paredes más finas sin riesgo de fractura. Para las lentes de iluminación de automoción, los soportes ópticos y la óptica de diagnóstico médico, donde la carga de impacto es un factor de diseño, el PC es la opción estándar. Para paneles de visualización, señalización y cubiertas ópticas cosméticas, donde la resistencia a los arañazos y a los agentes ESC son las principales preocupaciones, se especifica el PMMA o el PC con recubrimiento duro.
La tensión residual es una consecuencia inherente al moldeo por inyección: el polímero se solidifica en un estado de no equilibrio debido al enfriamiento rápido. En el PC, la tensión residual contribuye a la birrefringencia (en piezas ópticas) y a la susceptibilidad al ESC (en todas las piezas). Dimud gestiona la tensión residual mediante tres mecanismos: (1) Optimización del proceso: velocidades de llenado lentas, temperatura elevada del molde (más de 100 °C) y una presión de mantenimiento adecuada minimizan la tensión durante el moldeo; (2) El recocido posterior al moldeo a 120–125 °C durante 2–8 horas relaja la tensión residual al permitir la movilidad de las cadenas moleculares sin que se deforme la pieza; (3) Diseño para la fabricación (DFM): espesor de pared uniforme, radios generosos y una ubicación de la entrada de material que evite la concentración de tensiones en las superficies funcionales.
Para los programas GP-PC estándar en acero endurecido H13: Entre 500 000 y 800 000 disparos con mantenimiento programado. Herramientas de acero inoxidable S136 para programas de grado óptico: Entre 400 000 y 600 000 disparos con un mantenimiento cuidadoso y un repulido periódico de la cavidad cada 100 000-150 000 inyecciones. Los programas GF-PC requieren acero H13 endurecido a 48-52 HRC con insertos de entrada nitrurados para alcanzar más de 500 000 inyecciones frente al desgaste abrasivo acelerado. Todos los contratos de herramientas PC de Dimud incluyen compromisos de vida útil mínima garantizada, con programas de mantenimiento documentados.
Conclusión
El plástico PC ocupa un lugar en cuanto a prestaciones que ningún otro termoplástico técnico accesible puede igualar: la combinación simultánea de una resistencia extrema al impacto, transparencia óptica, estabilidad térmica hasta los 135 °C y resistencia natural al fuego define un ámbito de aplicación que justifica su mayor coste frente al ABS y al PS para todas las aplicaciones dentro de dicho ámbito.
Las aplicaciones en las que el policarbonato (PC) demuestra su idoneidad son las siguientes: sistemas ópticos para la automoción; carcasas de dispositivos médicos que deben ser compatibles con la esterilización; cajas para equipos electrónicos que exigen tanto protección contra impactos como resistencia al fuego; y plataformas robóticas o de almacenamiento de energía en las que los requisitos dieléctricos de alta tensión se combinan con cargas estructurales. En todos estos casos, el rendimiento del policarbonato no solo es el material preferido, sino que es imprescindible.
Lo que marca la diferencia entre un programa de PC satisfactorio y un costoso ciclo de reelaboración no es el material. Es la integración de las prácticas de diseño para la fabricación (DFM) específicas para cada grado, la disciplina en el control de la humedad, la gestión de la temperatura del molde, la evaluación de riesgos del ESC y un sistema de calidad adaptado a los requisitos normativos del mercado de destino.
Dimud ofrece ese sistema integrado, desde Revisión del DFM y la recomendación de calidades a lo largo de todo el proceso, desde la homologación de la producción hasta el suministro a gran escala, para aquellos clientes cuyos programas de PC no pueden permitirse las dificultades que supone la curva de aprendizaje de un proveedor.
