Il polimero che porta il gruppo carbonato nella catena
Il policarbonato è un polimero termoplastico la cui catena porta, ripetuto, il gruppo carbonato: un carbonio legato a un ossigeno con doppio legame e ad altri due ossigeni che agganciano il resto della catena, cioè l’estere dell’acido carbonico. La sigla è PC.
Come per altre plastiche il nome copre una famiglia, ma nella pratica industriale se n’è imposto uno solo, il policarbonato di bisfenolo A. Quando si dice policarbonato senza altre precisazioni si intende quello.
Ciò che lo separa dalle altre plastiche trasparenti è una coppia di qualità che di solito non convivono. È trasparente come un vetro, con una trasmissione della luce nel visibile che le schede tecniche collocano fra l’86 e l’89% secondo il prodotto e il metodo di prova, e allo stesso tempo è tenace: sotto un colpo assorbe energia deformandosi, invece di rompersi di schianto.
Bisfenolo A, fosgene e il legame carbonato
Le vie industriali sono due. La prima, di gran lunga la più usata, è una policondensazione interfacciale fra bisfenolo A e fosgene, condotta a temperature basse, dell’ordine dei 20-40 °C, su due fasi liquide che non si mescolano. La seconda è una transesterificazione allo stato fuso fra bisfenolo A e difenil carbonato, ad alta temperatura e a pressione ridotta per estrarre il fenolo che si libera, ed è stata ripresa proprio per fare a meno del fosgene.
Da questa chimica discende una conseguenza normativa. Il bisfenolo A è un monomero del policarbonato, e il regolamento (UE) 2024/3190 ne vieta l’uso nella fabbricazione di materiali e oggetti destinati a venire a contatto con i prodotti alimentari: il divieto si applica dal 20 gennaio 2025, con un periodo transitorio per lo smaltimento di quanto già immesso e deroghe limitate dove non esistano alternative. Un divieto più stretto esisteva già da prima e riguardava i biberon e le tazze per la prima infanzia in policarbonato.
La struttura della catena spiega poi il resto del comportamento. Il gruppo carbonato è ingombrante e i due anelli aromatici del bisfenolo A sono rigidi: le catene non riescono a impacchettarsi in cristalli, e il materiale resta amorfo, il che è la ragione della sua trasparenza. La stessa rigidità porta la temperatura di transizione vetrosa fin verso i 150 °C, molto più in alto della gran parte delle plastiche trasparenti.
Perché il policarbonato incassa gli urti
Un materiale amorfo e rigido, di norma, è fragile. Il policarbonato no, e la ragione sta nella mobilità che le catene conservano anche molto al di sotto della transizione vetrosa: sotto un colpo il materiale scorre localmente e dissipa energia, invece di lasciare che una cricca si propaghi.
Nelle schede tecniche il dato compare come resilienza. Su provino senza intaglio, con il metodo Charpy della ISO 179, la casella spesso non contiene un numero ma una sigla, NB, che sta per non rotto: il provino non si spezza. Con l’intaglio il valore precipita, e questo è il secondo fatto da tenere insieme al primo. Il policarbonato è sensibile all’intaglio: uno spigolo vivo, un foro fatto male o un graffio profondo abbassano di molto l’energia necessaria a romperlo.
Che cosa rovina il policarbonato
Tre punti deboli, tutti e tre documentati nelle schede tecniche dei produttori.
La superficie è tenera. Il policarbonato si graffia con facilità, e per questo lastre e lenti destinate a durare escono di fabbrica con un rivestimento antigraffio steso sopra.
La luce ultravioletta lo attacca. L’esposizione prolungata al sole porta a ingiallimento, e i prodotti destinati a stare fuori si difendono con additivi che assorbono gli ultravioletti, per esempio della classe dei benzotriazoli, oppure con uno strato protettivo coestruso.
L’acqua calda lo idrolizza. Sopra i 70 °C l’acqua comincia a scindere lentamente i legami carbonato, e questo è un limite di durata, non di resistenza istantanea. I produttori di articoli da laboratorio indicano per le bottiglie in policarbonato un impiego fino a 135 °C e la possibilità di autoclavare, ma avvertono che il numero di cicli è finito, dell’ordine di alcune decine, dopo i quali il pezzo opacizza e si infragilisce. La temperatura di rammollimento Vicat, misurata col metodo B/50 della ISO 306, sta attorno ai 145 °C: il ciclo a vapore quindi non pone un problema di ammorbidimento, ne pone uno di chimica.
Il policarbonato negli occhiali e negli schermi di protezione
Nella protezione degli occhi e del viso il policarbonato è il materiale di riferimento, per la stessa resilienza descritta sopra: a parità di spessore nessun’altra plastica trasparente incassa altrettanto.
Il quadro normativo europeo è cambiato da poco. La EN 166:2001, che per un quarto di secolo ha fissato i requisiti generali dei protettori dell’occhio, è stata ritirata l’11 novembre 2025 e sostituita dalla EN ISO 16321-1:2022+A1:2025. La norma nuova rende obbligatorio per tutti i protettori un requisito di impatto di base e riordina le classi facoltative di impatto ad alta velocità su tre livelli, a 45, 80 e 120 m/s, aggiungendo una prova con proiettile d’acciaio da 500 grammi per gli urti di oggetti pesanti e lenti. I certificati emessi secondo la EN 166 restano validi fino alla loro scadenza, entro un massimo di cinque anni.
Policarbonato e polimetilmetacrilato
Il confronto ricorrente è con il polimetilmetacrilato, sigla PMMA, l’altra grande plastica trasparente. Più che concorrenti, sono complementari.
Il PMMA è più duro in superficie, quindi si graffia meno, ha una trasmissione luminosa più alta e regge meglio il sole senza ingiallire. È però fragile: sotto un urto si rompe con frattura netta, dove il policarbonato si deforma. Il policarbonato, in cambio, ammorbidisce a temperature molto più alte.
C’è infine un capitolo ottico in cui il policarbonato paga. Il suo indice di rifrazione è alto, circa 1,585, il che permette lenti sottili a parità di potenza; ma il numero di Abbe, che dice quanto poco un materiale disperde i colori, sta intorno a 29-30, il più basso fra i materiali usati in ottica oftalmica. Una lente in policarbonato di potenza elevata mostra frange colorate verso il bordo del campo, e non è un difetto di lavorazione: è una proprietà del materiale.
