Menor peso, más resistencia y disminución de costos de producción, a su favor.
Por Ing. José María Rebollo.
El uso de Plásticos de Ingeniería en industrias como la Automotriz, hace necesario conocer a detalle sus características:
POLIAMIDAS (NYLON)
Su versatilidad los hace uno de los Plásticos de Ingeniería con mayor uso a nivel mundial.
Los grados más comerciales son los tipos 6, 66, 46, 610, 612, 11,12, PPA. Para el caso específico de las Poliamidas 66, 610 y 612; su nomenclatura se deriva del número de átomos de carbono en la diamina y los ácidos dicarboxílicos empleados en su manufactura.
Los grados más comunes son dos, PA 6 cuya materia prima es la Caprolactama y la PA 66 elaborada a partir de la Hexametilen-Diamina y el Ácido Adípico.
El grado a utilizar se elige en virtud de las propiedades mecánicas, eléctricas y químicas. Estos materiales pueden modificarse con una gran variedad de aditivos que modifican el impacto, la viscosidad, la resistencia a la fatiga a la hidrolisis y la fricción; cuando se modifican de esta forma se llaman “Compuestos”.
Debido a que las poliamidas son higroscópicas, su manejo y procesamiento eficiente requiere el empleo de “deshumidificadores”, los cuales emplean aire seco y caliente. En adición, se debe observa un control preciso del “DEW POINT – PUNTO DE ROCIO” por lo que el equipo requiere de su adecuada calibración. Es importante reconocer que el nivel máximo permisible de humedad en el momento del envase del producto no sea mayor a 0.25%. Los rangos óptimos de su procesamiento están entre 0.06 – 0.10%.
Los grandes procesadores de estos productos conocen que el “deshumidificar” demasiado el producto afecta su viscosidad y en consecuencia sus características de flujo.
Como todo material semi cristalino, presenta un punto de fusión definido; es decir, pasa de sólido a “visco elástico”, exactamente a una temperatura definida.
La palabra NYLON es un genérico pero dentro de este concepto hay que entender que no todos los NYLON son iguales, una forma de identificarlos es con base a su Punto de Fusión.
Los dos grados más comunes y comercializados son dos, la PA6 y PA66, estos dos grados tienen un sinfín de aplicaciones en diversos mercados, como automotriz, eléctrico electrónico, industrial e incluso aeroespacial. Son varios los procesos por los que se pueden transformar las Poliamidas, sin embargo, cada grado tiene diferentes propiedades que facilitan su transformación. A continuación, revisaremos más a fondo estos dos grados:
POLIAMIDA 6
Está considerada como la segunda de mayor empleo.
Sus propiedades son similares a las de la Poliamida 66, pero absorbe más rápidamente la humedad. Sin embargo, es importante diferenciar el concepto de “Absorción de Humedad vs. Velocidad de Absorción”. Todas las poliamidas absorben humedad, pero gradualmente unas más que otras.
Hay que recordar que la “humedad” actúa como un plastificante, por lo que su rigidez y resistencia a la tensión se ven disminuidas, en tanto la elongación y el impacto mejoran ligeramente.
Su punto de fusión es 40 C menor a la de una Poliamida 66; de ahí que sus condiciones de procesamiento son diferentes. Su estructura es menos cristalina y, en consecuencia, puede presentar ligeramente un menor encogimiento.
Todas las poliamidas grado de Inyección requieren de un termorregulador que garantice que la “cavidad” esté caliente (70- 80C) con el objeto de lograr que la pieza moldeada alcance su mayor encogimiento dentro del molde y de esa manera evitar lo que se conoce como “encogimiento post-moldeo”.
Cabe mencionar que para aquellas aplicaciones en donde se requiere de una mayor brillantez y tersura de la parte moldeada, la Poliamida 6 presenta ventajas sobre la Poliamida 66.
POLIAMIDA 66
Presenta un excelente balance de propiedades tales como rigidez, resistencia a la temperatura, abrasión e impacto. Es un excelente candidato para sustituir metales y por consiguiente obtener ventajas significativas en el peso final de la parte.
Al igual que la Poliamida 6, requiere de un adecuado “deshumidificado”, mismo que se sugiere se efectúe en el rango de 80-90 C, por espacio de 2-4 horas. El tiempo y la temperatura de deshumidificado varía de acuerdo a la humedad relativa del medioambiente en donde se esté procesando el producto.
No todas las poliamidas presentan la misma viscosidad, por lo que su selección requiere previamente de un análisis de la geometría y espesor de la pieza. Existen estudios de simulación, tales como el “Mold Flow Analysis”, en donde se puede simular las condiciones reológicas del producto y con base a las mismas, poder diseñar con bastante exactitud las características del herramental.
Las propiedades del producto se pueden modificar mediante la adición de cargas y refuerzos; siendo la fibra de vidrio, cargas minerales, o la combinación de ambas, una de las más empleadas.
El fabricar compuestos a base de las combinaciones de cargas y refuerzos hace de la Poliamida 66, el producto seleccionado para aplicaciones automotrices tales como: múltiples de admisión, ventiladores, partes para radiadores y cubiertas de motor.
POLIAMIDA 12
Es la que ofrece menor absorción de humedad. Fácil de procesar. Excepcional resistencia a la abrasión, impacto, tanto a temperatura ambiente como a bajas temperaturas, y resistencia a la fatiga.
Esta familia de productos ofrece una excelente resistencia a grasas, aceites, gasolina, fluidos hidráulicos y solventes. Debido a sus propiedades, las compañías fabricantes de sistemas de alimentación de combustible, tubería en campos petrolíferos, aislamiento de cables y catéteres en el sector médico, lo consideran como la mejor opción dentro de las poliamidas disponibles en el mercado.
POLIAMIDA 11
Al igual que la Poliamida 610, es producida a partir de una fuente renovable, el aceite de ricino. Este tipo de productos presentan una excelente resistencia a productos químicos (particularmente hidrocarburos). Debido a las diferentes formulaciones empleadas, pueden estar expuestos a temperaturas en el rango de -40 C.
Su densidad es de 3 a 6 veces menor que el metal. Al igual que la Poliamida 12, presenta un bajo nivel de absorción de humedad debido a la baja concentración de grupos amida, característica que lo hace un excelente candidato cuando se trata de aplicaciones con alta estabilidad dimensional.
Es muy estable térmicamente hablando, lo cual impacta en una excelente procesabilidad. Pueden estar expuestos a temperaturas de 125 C y en forma intermitente hasta 150 C.
POLIAMIDA 612
Se obtiene a partir de la poli condensación de la 1,6 Hexametilen Diamina y el Ácido Dodecanodioico. Una de sus principales características es la baja absorción de humedad y flexibilidad que lo hacen idóneo en el empleo de monofilamentos de cepillos de dientes y recubrimiento para cables.
Esta familia de productos presenta un balance de propiedades tales como: tenacidad, rigidez y estabilidad térmica, además de excelentes propiedades a la tensión y flexión. Son resistentes a grasas, aceites, álcalis y soluciones salinas.
Sus propiedades no difieren sustancialmente en comparación de una PA12, pero presentan una mayor absorción de humedad, menor resistencia química y resistencia al impacto. Sin embargo, las Poliamidas 612 poseen una mayor estabilidad térmica y rigidez que la ofrecida por una PA 12.
POLIAMIDA 4.6
Cubre el hueco existente entre los Plásticos de Ingeniería convencionales como PA 6, PA 66, PBT, PET y otras especialidades como LCP, PPS y PEEK. Su estructura química simétrica contiene una relación alta de grupos amida/ metileno los cuales imparten al producto la propiedad de cristalizar rápidamente y en consecuencia el manejar ciclos cortos de inyección. Presentan una excelente resistencia a la temperatura y una alta rigidez por encima de su temperatura de transición vítrea. Debido a su estructura alifática exhiben un flujo considerable y su moldeo es amigable. Dentro de las Poliamidas su nivel de cristalización (70- 80%) es el más alto. La Poliamida 46 es ampliamente empleada en la Industria Automotriz en todas aquellas aplicaciones en donde se requiere una alta resistencia a las temperaturas.
LCPA (POLIAMIDAS DE CADENA LARGA)
Polímeros de alto rendimiento que mantienen una alta rigidez en un amplio rango de temperaturas. Estructuralmente semi cristalinos, parcialmente aromáticos. Presentan un punto de fusión de 310 C. Resistentes a químicos. Fueron diseñados para sustituir metales en aplicaciones muy demandantes bajo el cofre de los automóviles.
Su resistencia a la fatiga y a la deformación bajo carga es extraordinaria. Temperaturas en el rango de 230C, altas presiones y piezas plásticas expuestas a refrigerantes y gases de combustión, requieren de productos de esta naturaleza.
Existen otros grados de Poliamidas tales como la PA 1010 cuyas características son muy especiales. Estos productos de reciente desarrollo ofrecen propiedades similares a las poliamidas 11 y 12, pero con beneficios adicionales como: superior resistencia a la temperatura y químicos y una menor permeabilidad a gases y combustibles.
