Los formuladores de plásticos conocen desde hace algún tiempo los absorbentes de luz ultravioleta como un aditivo necesario para proteger los plásticos de los efectos degradantes a largo plazo de la luz solar.Los absorbentes de infrarrojos son conocidos sólo por un pequeño grupo de formuladores de plásticos.Sin embargo, a medida que el láser encuentra cada vez más aplicaciones, este grupo relativamente desconocido de aditivos está aumentando su uso.

A medida que los láseres se hicieron más potentes, a finales de los años sesenta y principios de los setenta, se hizo evidente que los operadores de láser debían estar protegidos del efecto cegador de la radiación infrarroja.Dependiendo de la potencia y la proximidad del láser al ojo, podría producirse ceguera temporal o permanente.Casi al mismo tiempo, con la comercialización del policarbonato, los moldeadores aprendieron a utilizar absorbentes de infrarrojos en placas para protectores faciales de soldadores.Esta innovación ofrecía una alta resistencia al impacto, protección contra la radiación infrarroja y un costo más bajo que las placas de vidrio que se usaban entonces.

Si uno quisiera bloquear toda la radiación infrarroja y no le preocupara ver a través del dispositivo, podría usar negro de carbón.Sin embargo, muchas aplicaciones requieren la transmisión de luz visible y el bloqueo de longitudes de onda infrarrojas.Algunas de estas aplicaciones incluyen:

Gafas militares: los militares utilizan potentes láseres para localizar y avistar armas.Se ha informado que durante la guerra entre Irán e Irak de los años ochenta, los iraquíes utilizaron el potente telémetro láser de sus tanques como arma para cegar al enemigo.Se ha rumoreado que un enemigo potencial está desarrollando un potente láser para utilizarlo como arma y cegar a las tropas enemigas.El láser de neodinio/YAG emite luz a 1064 nanómetros (nm) y se utiliza para determinar distancias.En consecuencia, hoy en día los soldados usan gafas con lentes de policarbonato moldeado que incorporan uno o más absorbentes de infrarrojos, que absorben intensamente a 1064 nm, para protegerlos de la exposición incidental al láser Nd/YAG.

Gafas médicas: ciertamente, es importante que los soldados tengan una buena transmisión de luz visible en las gafas, que bloquean la radiación infrarroja.Es aún más importante que el personal médico que utiliza láseres tenga una excelente transmisión de luz visible y, al mismo tiempo, esté protegido de la exposición accidental a los láseres que utiliza.El absorbente de infrarrojos seleccionado debe coordinarse de modo que absorba luz en la longitud de onda de emisión del láser utilizado.A medida que aumenta el uso de láseres en medicina, también aumentará la necesidad de protección contra los efectos nocivos de la radiación infrarroja.

Placas frontales y gafas para soldador: como se mencionó anteriormente, esta es una de las aplicaciones más antiguas de los absorbentes de infrarrojos.En el pasado, el espesor y la resistencia al impacto de la placa frontal estaban especificados por un estándar de la industria.Se seleccionó esta especificación principalmente porque los absorbentes de infrarrojos utilizados en ese momento se quemarían si se procesaran a una temperatura más alta.Con la llegada de los absorbentes de infrarrojos con mayor estabilidad térmica, la especificación se cambió el año pasado para permitir gafas de cualquier grosor.

Los trabajadores de servicios eléctricos se enfrentan a protectores: los trabajadores de servicios eléctricos pueden estar expuestos a una intensa radiación infrarroja si se forma un arco en los cables eléctricos.Esta radiación puede ser cegadora y en algunos casos ha sido fatal.Los protectores faciales que incorporan absorbentes de infrarrojos han resultado útiles para reducir los trágicos efectos de algunos de estos accidentes.En el pasado, estas pantallas faciales tenían que estar hechas de acetato propionato de celulosa, porque el absorbente de infrarrojos se quemaba si se utilizaba policarbonato.Recientemente, debido a la llegada de absorbentes de infrarrojos térmicamente más estables, se están introduciendo protectores faciales de policarbonato, que brindan a estos trabajadores la mayor protección contra impactos que necesitan.

Gafas de esquí de alta gama: la luz del sol reflejada en la nieve y el hielo puede tener un efecto cegador en los esquiadores.Además de los tintes para teñir las gafas y los absorbentes de luz ultravioleta para proteger de las radiaciones UVA y UVB, algunos fabricantes añaden ahora absorbentes de infrarrojos para proteger de los efectos nocivos de la radiación infrarroja.

Hay muchas otras aplicaciones interesantes que utilizan las propiedades especiales de los absorbentes de infrarrojos.Estos incluyen planchas de impresión litográficas por ablación láser, soldadura láser de películas plásticas, obturadores ópticos y tintas de seguridad.

Los tres grupos principales de sustancias químicas utilizadas como absorbentes de infrarrojos son las cianinas, las sales de amonio y los ditiolenos metálicos.Las cianinas son moléculas bastante pequeñas y, por tanto, no tienen la estabilidad térmica necesaria para usarse en policarbonato moldeado.Las sales de amonio son moléculas más grandes y térmicamente más estables que las cianinas.Los nuevos desarrollos en esta química han aumentado la temperatura máxima de moldeo de estos absorbentes de 480°F a 520°F.Dependiendo de la química de las sales de amonio, estas pueden tener espectros de absorción infrarroja, que van desde muy amplios hasta bastante estrechos.Los ditiolenos metálicos son los más estables térmicamente, pero tienen el inconveniente de ser muy caros.Algunos tienen espectros de absorción que son muy estrechos.Si no se sintetizan adecuadamente, los ditiolenos metálicos pueden desprender un olor desagradable a azufre durante el procesamiento.

Las propiedades de los absorbentes de infrarrojos, que son de gran importancia para los moldeadores de policarbonato, son:

Estabilidad térmica: se debe tener mucho cuidado al formular y procesar policarbonato que contenga absorbentes de infrarrojos de sal de amonio.La cantidad de absorbente necesaria para bloquear la cantidad de radiación deseada debe calcularse considerando el espesor de la lente.Se deben determinar y observar cuidadosamente la temperatura y el tiempo máximos de exposición.Si el absorbente de infrarrojos permanece en la máquina de moldeo durante una “pausa para el café prolongada”, el absorbente se quemará y las primeras piezas moldeadas después de la pausa serán rechazadas.Algunos absorbentes infrarrojos de sal de amonio recientemente desarrollados han permitido aumentar la temperatura máxima segura de moldeo de 480°F a 520°F, reduciendo así el número de piezas rechazadas debido a la quema.

Absortividad: es la medida del poder de bloqueo de infrarrojos del absorbente por unidad de peso, en una longitud de onda específica.Cuanto mayor sea la absortividad, mayor será el poder de bloqueo.Es importante que el proveedor del absorbente de infrarrojos tenga una buena consistencia de absortividad entre lotes.De lo contrario, estará reformulando con cada lote de absorbente.

Transmisión de luz visible (VLT): en la mayoría de las aplicaciones, desea minimizar la transmisión de luz infrarroja, de 800 nm a 2000 nm, y maximizar la transmisión de luz visible de 450 nm a 800 nm.El ojo humano es más sensible a la luz en la región de 490 nm a 560 nm.Lamentablemente, todos los absorbentes de infrarrojos disponibles absorben algo de luz visible y también de luz infrarroja y añaden algo de color, normalmente verde, a la pieza moldeada.

Neblina: relacionada con la transmisión de luz visible, la neblina es una propiedad fundamental en las gafas, ya que puede reducir drásticamente la visibilidad.La turbiedad puede ser causada por impurezas en el tinte IR, que no se disuelven en policarbonato.Los tintes IR de amonio más nuevos se producen de tal manera que estas impurezas se eliminan por completo, eliminando así la turbidez de esta fuente y, coincidentemente, mejorando la estabilidad térmica.

Productos mejorados y calidad mejorada: la elección correcta de absorbentes de infrarrojos permite al procesador de plásticos ofrecer productos con propiedades de rendimiento mejoradas y con un alto nivel de calidad constante.

Como los absorbentes de infrarrojos son mucho más caros que otros aditivos plásticos ($/gramo en lugar de $/lb), es muy importante que el formulador tenga mucho cuidado al formular con precisión para evitar el desperdicio y lograr el rendimiento necesario.Es igualmente importante que el procesador desarrolle cuidadosamente las condiciones de procesamiento necesarias para evitar producir productos fuera de especificaciones.Puede ser una tarea desafiante, pero puede resultar en productos de calidad con alto valor agregado.