Continuando con nuestra serie de artículos acerca de los diferentes materiales plásticos, en esta entrega nos focalizamos en la parte media de la pirámide, los termoplásticos técnicos o de ingeniería, con menor consumo, pero con unas propiedades que destacan por encima de los de la base.
En este grupo hablaremos de 9 miembros: el Acrilonitrilo Estireno Acrilato (ASA), el miembro más técnico de la familia de los estirénicos; el Polimetilmetacrilato (PMMA), el polioxido de metileno y el poliéter de fenileno (PPO y PPE) y el Policarbonato (PC) por parte de los amorfos. Y los poliacetales o polióxido de metileno (POM), la gran familia de las poliamidas (PA) y los poliésteres termoplásticos (PBT y PET) representantes de la familia de los semicristalinos.
El ASA (AcryloNitrile-Styrene-Acrylate) es un termoplástico desarrollado como alternativa al ABS que se produce mediante la introducción de un elastómero éster acrílico injertado durante la reacción de copolimerización del estireno y acrilonitrilo.
Fue introducido por BASF en la década de 1970 como Luran S. La intención era crear un material similar al ABS, pero con mayor resistencia a la intemperie. Y vaya si lo lograron, es 10 veces más resistente a los agentes ambientales y a la radiación UV y también presenta una resistencia significativamente superior a la tensofisuración (o Environmental Stress Cracking – ESC), especialmente a los alcoholes y muchos agentes limpiadores.
Tiene gran dureza y rigidez, buena resistencia química y estabilidad térmica y excelente resistencia al envejecimiento, al amarilleamiento y excelentes cualidades estéticas.
También se comercializan mezclas ASA/PC para obtener un rango más amplio de propiedades.
Es ampliamente utilizado en componentes exteriores de automoción, carteles y señales. También se utiliza en electrodomésticos en aplicaciones similares al ABS, en el sector de la construcción para accesorios sanitarios en jardín y exterior para farolas y otras muchas aplicaciones a la intemperie de gran calidad estética.
También conocido popularmente como “acrílico” o metacrilato, el PolyMethyl Methacrylate destaca por su gran transparencia, con una transmitancia lumínica superior al 92%.
Se obtiene de la polimerización del metacrilato de metilo y se aplica industrialmente en inyección o extrusión de perfiles y placas para termoconformado o mecanizado.
Compite en cuanto a aplicaciones con otros materiales transparentes como el PC o el PS, pero destaca frente a ellos por su transparencia, resistencia a la intemperie y resistencia al rayado (dureza o scratch resistance).
Por estas cualidades es utilizado en la industria del automóvil, en los pilotos traseros, elementos de iluminación del habitáculo y el maletero, envases y accesorios de cosmética. Destacamos su aplicación en óptica, en la fabricación de cristales orgánicos para gafas y de todo tipo de lentes. En el mundo de la medicina se utiliza para la fabricación de prótesis óseas y dentales y como aditivo en polvo en la formulación de comprimidos de administración por vía oral como retardante de la acción del medicamento.
Es un material higroscópico, así que es necesario secarlo antes de procesarlo.
El miembro base, el PolyPhenylene Oxide (PPO) es técnicamente un termoplástico semicristalino con excelente resistencia a la distorsión térmica, pero imposible de procesar en fundido. La versión metil sustituida es considerablemente menos cristalina y puede procesarse en fundido en mezclas con otros termoplásticos como el PS (con el nombre comercial de Noryl).
Por lo tanto, hablamos de las propiedades de dicha mezcla. Resulta un material opaco, de buena estabilidad dimensional, buenas propiedades eléctricas, alta temperatura de distorsión bajo carga (por encima de 100 ºC y hasta 195 ºC, en función de la proporción PS/PPO), duro, rígido, resistente, razonablemente tenaz y con buena resistencia a la plastodeformación o creep.
Sufre los mismos problemas de oxidación y envejecimiento por UV que el PS de su matriz a menos que sea adecuadamente aditivado para estabilizarlo.
Hay varios grados disponibles con diversas proporciones de PPO para proporcionar la resistencia térmica requerida y con contenido de elastómeros para incrementar su resistencia al impacto.
Su gran resistencia al agua, al calor y sus propiedades eléctricas hacen del PPO/PS un material adecuado para aplicaciones de agua caliente, pero también muchas de sus aplicaciones son carcazas de instrumentos y componentes internos de equipos eléctricos.
Su transparencia, excelente tenacidad (resistencia a los impactos), estabilidad térmica y dimensional hacen del PC (Polycarbonate) uno de los materiales de ingeniería más utilizados.
Son materiales resistentes, duros, tenaces y transparentes que pueden mantener su rigidez hasta 140 ºC y su resistencia al impacto hasta -20 ºC, incluso menos en algunos grados especiales.
Está clasificado como de baja inflamabilidad y hay grados especiales con retardantes de llama que pasan los ensayos más severos de inflamabilidad.
Las restricciones a su aplicación incluyen una limitada resistencia química y a los arañazos y su tendencia a amarillear tras prolongada exposición a radiaciones UV (intemperie, iluminación fluorescente y lámparas de descarga). Sin embargo, estas limitaciones pueden superarse mediante los aditivos adecuados.
Las aplicaciones típicas del policarbonato incluyen los discos compactos y DVDs, escudos policiales, cascos de protección, gafas de seguridad, faros delanteros de automóviles y lentes de lámparas.
De los termoplásticos procesables mediante inyección es el más viscoso, por lo cual resulta difícil producir con él piezas de espesores reducidos en relación a su tamaño general.
Vamos a los semicristalinos.
La resina acetálica homopolímera fue desarrollada por DuPont (nombre comercial Delrin) en 1960 y la versión copolímera fue introducida por Celanese un par de años después.
Es un termoplástico semicristalino de alta rigidez, usado en piezas de precisión que requieren baja fricción y alta estabilidad dimensional. Tanto el homopolímero como el copolímero son duros, rígidos, con una excelente resistencia a la abrasión y buen aspecto.
Suelen ser altamente cristalinos y opacos y, aunque su color natural es blanco, suele utilizarse coloreados.
Presenta una gran tenacidad a baja temperatura (hasta -40ºC) y una remarcable resistencia a la fatiga (que lo hace el material de elección para cumplir función de muelle).
Su rango de temperaturas de uso es amplio (desde -50 ºC hasta 90ºC en continuo, con picos intermitentes de hasta 160ºC).
Entre las aplicaciones típicas en los sectores de la mecánica en general, automoción, electrodomésticos y sanitario se incluyen los engranajes (o ruedas dentadas) y otros componentes de transmisión de movimiento, cojinetes y patines de deslizamiento, niveles de combustible, componentes de bombas en contacto con agua o combustible, válvulas de grifos y mezcladores de agua sanitaria, cabezales de ducha y válvulas de mariposa y esféricas. También es un material muy adecuado para fijaciones tipo clip.
También conocidas por su nombre comercial Nylon (de su creadora DuPont) y comprende una familia de materiales con grupos amida (CONH) con un rango de propiedades extremadamente amplio.
Pueden obtenerse mediante dos métodos, que dan lugar a dos grupos, los grados de número dual provienen de una reacción de condensación entre diamidas y ácidos dibásicos; el primer número en este tipo de PA (Polyamide) se refiere al número de átomos de carbono en la diamida y el segundo al del ácido dibásico (por ejemplo, Nylon 6,6 o 6,12). El segundo grupo de obtiene mediante la apertura de un monómero que contiene tanto un grupo amida como un grupo ácido conocido como anillo lactam; la identidad de estos nylon se basa en el número de átomos de carbono en dicho anillo (por ejemplo, Nylon 6, Nylon 12, etc).
La mayoría de las poliamidas tienden a ser semicristalinas y son generalmente materiales muy tenaces con buena resistencia química y térmica.
Los diferentes grupos proporcionan un amplio rango de propiedades con el peso específico, el punto de fusión y la absorción de humedad reduciéndose a medida que aumenta el número.
Las poliamidas tienden a absorber humedad del medio que les rodea hasta alcanzar el equilibrio, lo que puede tener un efecto negativo sobre la estabilidad dimensional. En general, la resistencia al impacto y la flexibilidad del nylon tienden a aumentar a medida que absorben más humedad mientras que la resistencia y la rigidez disminuyen.
Las PA tienen buena resistencia a la mayoría de los químicos, sin embargo, pueden ser atacadas por ácidos fuertes, alcoholes y álcalis. Pueden utilizarse en ambientes de alta temperatura, los grados reforzados y estabilizados pueden alcanzar un comportamiento sostenido a temperaturas de hasta 185ºC.
Hay muchos tipos disponibles, homopolímeros y copolímeros, con y sin refuerzos. También pueden mezclarse con otros plásticos para mejorar ciertos aspectos de comportamiento.
Los dos grados comerciales más ampliamente utilizados son el Nylon 6 y el 6,6 y sus principales aplicaciones son componentes mecánicos y eléctricos (sobre todo conectores) tanto en automoción como en electrodomésticos y otros sectores como la fabricación de impresoras y fotocopiadoras.
Las resinas poliéster combinan propiedades mecánicas, térmicas y eléctricas excelentes con muy buena resistencia química y estabilidad dimensional. También ofrecen baja absorción de humedad y buenas propiedades de flujo.
Presentan muy buena resistencia al calor y al envejecimiento térmico junto a una reducida plastodeformación (creep), aún a elevadas temperaturas.
Sus perfiles de propiedades son amplios y variados. Sería difícil proporcionar un conjunto de datos que represente el rango. Adicionalmente, el uso de refuerzos de fibras amplía más sus propiedades.
Los poliésteres son polímeros de altas prestaciones dentro de este grupo de plásticos de ingeniería.
Las aplicaciones típicas en automoción incluyen componentes de vano motor, piezas de exterior (como fijaciones de limpiaparabrisas y retrovisores) y múltiples aplicaciones electrónicas del automóvil.
El segundo gran sector de aplicación es electricidad/electrónica, donde la elevada HDT y sus propiedades dieléctricas los hacen ideales en conectores, interruptores, y alojamientos y carcazas, reemplazando aplicaciones típicas de termoestables como la Bakelita y la Urea Formaldehído.
Con esto acabamos el recorrido por los plásticos de ingeniería, sus características distintivas y principales aplicaciones. Os esperamos en el próximo artículo sobre los plásticos de altas prestaciones.
