Muchos plásticos para automóviles poseen numerosas ventajas sobre los materiales tradicionales, caracterizadas principalmente por su naturaleza liviana, excelente atractivo estético, una variedad de aplicaciones prácticas, buenas propiedades físicas y químicas, facilidad de procesamiento y moldeado, eficiencia energética y sostenibilidad.
Plásticos de ingeniería
Los plásticos de ingeniería, debido a sus propiedades mecánicas integrales superiores, también se utilizan ampliamente en la industria automotriz. Este artículo presenta principalmente la poliamida (PA), el polimetacrilato de metilo (PMMA), el polioximetileno (POM), el poliuretano (PU) y el policarbonato (PC).
1. Poliamida (PA)
La PA, comúnmente conocida como nailon, viene en muchas variedades industriales, siendo PA6, PA66 y PA610 las más utilizadas. La poliamida es fácil de imprimir y teñir y tiene excelentes propiedades eléctricas; es resistente a los productos químicos y a la corrosión del aceite. El punto común mecánico entre las poliamidas es la dureza; todos ellos poseen una alta dureza superficial, buena resistencia a la tracción, buena resistencia al impacto, resistencia a la fatiga, resistencia al plegado y resistencia al agrietamiento por tensión. La resistencia a la tracción y a la compresión del PA cambia con la temperatura y la absorción de humedad, por lo que el agua actúa como plastificante para el PA. Cuando se añaden fibras de vidrio, su resistencia a la tracción y a la compresión se puede aumentar aproximadamente dos veces y su resistencia a la temperatura también mejora en consecuencia. El propio PA tiene una resistencia al desgaste muy alta, por lo que puede funcionar de forma continua sin lubricación.
Las desventajas de la PA incluyen poca resistencia a los ácidos, poca resistencia a la luz y poca resistencia a la contaminación. Debido a los efectos de la expansión térmica y la absorción de agua, la estabilidad dimensional de las piezas es pobre, con una tasa de contracción de 1-2%, y se deben tener en cuenta los cambios dimensionales debido a la absorción de humedad después del moldeo. La tasa de absorción de agua puede alcanzar 100% y puede absorber hasta 8% cuando está relativamente saturado de humedad. El espesor de pared adecuado es de 2 a 3,5 mm.
Rendimiento del moldeo por inyección: Debido a la presencia de grupos amida, la PA (poliamida) tiene una absorción de agua fuerte y estable. Por lo tanto, se debe secar completamente antes del moldeo por inyección, generalmente a 120 °C durante 3 a 4 horas. PA tiene baja viscosidad y caudal rápido. Para evitar que la boquilla babee, se debe utilizar una boquilla autoblocante o una boquilla específica de nailon. Además, se debe tener en cuenta la precisión del molde.
Rango de aplicación: En el campo de la automoción, el PA se utiliza principalmente para fabricar mangueras (mangueras de freno, líneas de combustible), filtros de fueloil, filtros de aire, filtros de aceite, carcasas de bombas de agua, impulsores de bombas de agua, ventiladores, depósitos de líquido de frenos, tanques de líquido de dirección asistida y rejillas. , carcasas de faros delanteros y cinturones de seguridad.
2. Polimetacrilato de metilo (PMMA)
El PMMA, comúnmente conocido como acrílico o plexiglás, es resistente al envejecimiento al aire libre y tiene una excelente transmitancia de luz. Incluso después de 240 horas de envejecimiento luminoso acelerado, todavía puede transmitir 92% de luz solar, y después de diez años al aire libre, la transmitancia se mantiene en 89%, con 78,5% de luz ultravioleta atravesándola. Tiene una resistencia mecánica relativamente alta, cierto grado de resistencia al frío, resistencia a la corrosión, buenas propiedades de aislamiento, estabilidad dimensional y es fácil de moldear. Sin embargo, es algo quebradizo, se funde fácilmente en disolventes orgánicos y la dureza de su superficie no es alta, lo que lo hace propenso a rayarse y desprenderse. Es adecuado para productos plásticos que requieren un cierto nivel de resistencia en componentes estructurales transparentes.
Rendimiento del moldeo por inyección: El PMMA tiene una tasa de absorción de humedad de 0,31 TP3T y debe secarse antes del moldeo por inyección, normalmente a unos 80 °C durante 2 a 4 horas. Durante el moldeo por inyección, la temperatura de la masa fundida debe estar entre 240 y 270 °C y la temperatura del molde debe controlarse entre 35 y 70 °C.
Debido a sus excelentes propiedades de transmisión de luz, el PMMA se usa ampliamente en señales de iluminación para automóviles, ventanillas de puertas de automóviles y cubiertas de lámparas.
3. Polioximetileno (POM)
POM, comúnmente conocido como acetal o poliacetal y con el nombre comercial Delrin, se caracteriza por su alta resistencia a la tracción, tenacidad al impacto, rigidez y resistencia a la fatiga. Presenta una excelente resistencia a la fluencia, estabilidad dimensional, baja absorción de agua y bajo coeficiente de fricción, lo que contribuye a su excelente resistencia al desgaste. Incluso a altas temperaturas y en agua, mantiene una rigidez significativa. Su resistencia química es comparable a la de la poliamida (PA), pero es menos costosa. El polioximetileno es resistente a torsiones repetidas y tiene una resistencia excepcional. Puede utilizarse a largo plazo a temperaturas que oscilan entre -40 y 100 grados centígrados. Sin embargo, el POM tiene sus inconvenientes: es susceptible a los ácidos fuertes, no es resistente al calor y tiene poca estabilidad térmica. Tiene una tasa de contracción de 2-3,5%, con un espesor de pared óptimo de 1,5-2,5 mm.
El POM tiene un punto de fusión distinto: se funde a 175 °C y se descompone a 240 °C. El rango general de temperatura de procesamiento es estrecho, entre 190°C y 220°C. El POM no absorbe agua, por lo que normalmente no requiere un secado previo antes del moldeo por inyección. Sin embargo, para productos de alta calidad, puede resultar beneficioso secarlos a 60°C durante 1 o 2 horas. La temperatura no debe ser demasiado alta para evitar la decoloración de productos no pigmentados. Su resistencia a los ácidos es pobre, lo que lo hace inadecuado para teñir con tintes ácidos.
Aplicaciones: El POM se utiliza en la industria automotriz para fabricar accesorios para la guantera del tablero, varias válvulas (como válvulas de drenaje, válvulas de aire acondicionado, etc.), varios impulsores (impulsores de bombas de agua, ventiladores de calentadores, ruedas de bombas de aceite, etc.), engranajes pequeños. en interruptores e instrumentos eléctricos, manijas diversas y pasadores de puertas, entre otros.
4. Policarbonato (PC)
La PC exhibe una excelente tenacidad al impacto y resistencia a la fluencia. Tiene buena resistencia al calor y excelente resistencia al frío, con una temperatura frágil que alcanza los -100°C. Su resistencia a la flexión es comparable a la del nailon y posee una mayor tasa de alargamiento y módulo elástico, aunque su resistencia a la fatiga es menor que la del nailon 66. El PC tiene una baja tasa de absorción de agua, baja contracción y buena estabilidad dimensional. Su resistencia al desgaste es comparable a la del nailon y tiene un cierto nivel de resistencia a la corrosión, pero requiere altas condiciones de moldeo. El PC tiene buena resistencia a la intemperie y puede usarse para aplicaciones a largo plazo a temperaturas más altas y cargas elevadas, pero no debe usarse en condiciones de calor húmedo debido a la escasa resistencia a los disolventes y la susceptibilidad al agrietamiento por tensión y a la escasa resistencia a la fatiga. La tasa de contracción es de 0,5-0,7% y el espesor de pared adecuado es de 2-3,5 mm. La adición de fibra de vidrio a la PC puede mejorar su tasa de contracción, resistencia mecánica y resistencia a la temperatura. Alrededor de los 100 °C, su rigidez aumentará para un uso prolongado y el recocido puede mejorar la tensión interna.
La PC tiene un punto de fusión distinto: se funde a 220 °C y se descompone a 350 °C. La temperatura general de procesamiento está entre 250°C y 320°C. La PC es higroscópica e incluso una pequeña cantidad de humedad puede hacer que se descomponga a altas temperaturas, por lo que debe secarse antes del moldeo por inyección. La temperatura de secado se puede ajustar a 120°C durante 4-5 horas. El material de PC tiene una alta viscosidad en estado fundido, lo que requiere una mayor presión durante el moldeo por inyección. Si las condiciones lo permiten, se puede utilizar un controlador de temperatura del molde para aumentar la temperatura del molde durante el procesamiento y reducir la tensión residual en el producto. La tasa de contracción del PC es independiente de las condiciones de procesamiento y del espesor de la pared del producto. Sus tasas de contracción longitudinal y transversal son bastante cercanas, lo que permite la producción de productos de alta precisión; su tasa de contracción es 0,5%.
El principal compuesto sintético PC-ABS es una mezcla de PC y ABS, que normalmente se suministra en forma de gránulos después de la mezcla. Si los dos materiales simplemente se mezclan y se moldean por inyección directamente, el resultado es pobre y muestra delaminación. La ventaja del PC es su rigidez y dureza, pero es propenso a agrietarse por tensión y tiene una alta viscosidad. La ventaja del ABS es su buena fluidez, pero tiene una baja dureza superficial. El material mezclado PC-ABS conserva las ventajas de ambos; tiene mayor dureza superficial, rigidez y tenacidad, así como una mayor resistencia al agrietamiento por tensión. Sus propiedades mecánicas son intermedias entre los dos materiales.
En el campo automotriz, la PC se utiliza principalmente en la fabricación de cubiertas de lámparas, protectores de pasos de rueda izquierdo y derecho, carrocerías de paneles de instrumentos (PC+ABS), cubiertas de marcos de aire izquierdo y derecho, cubiertas de marcos de aire centrales (PC+ABS) y cojines del parachoques trasero.
Tablero de instrumentos del coche
5. Poliuretano (PU)
El PU, a partir de los diferentes productos de polimerización, se divide comúnmente en poliuretano rígido y poliuretano flexible. El poliuretano rígido tiene alta resistencia, buena tenacidad, excelente aislamiento térmico, impermeabilización eficaz, procesos de moldeo simples y alta eficiencia de producción. El poliuretano flexible tiene excelente elasticidad, absorción acústica, resistencia al envejecimiento, resistencia química y sus propiedades mecánicas integrales superan con creces las de materiales como el PVC. La polimerización del poliuretano es conveniente, ya que no sólo puede ocurrir bajo temperatura y presión normales, sino que también puede llevarse a cabo en el sitio con espumación inmediata o mediante pulverización, reparación y otros métodos de construcción.
Los plásticos de espuma de poliuretano se utilizan ampliamente en interiores de automóviles y componentes que absorben vibraciones, como materiales de revestimiento, láminas de plástico rígido de poliuretano, elastómeros de poliuretano, materiales de espuma blanda para asientos, piezas decorativas, cuero sintético para sofás y accesorios para techos de automóviles. Las aplicaciones más comunes son diversos materiales de espuma de poliuretano blandas y rígidas, que proporcionan aislamiento de vibraciones, aislamiento acústico, reducción de ruido y aislamiento térmico. El PU también se puede convertir en recubrimientos de poliuretano para automóviles, adhesivos, selladores, etc. Los componentes de PU para automóviles incluyen tableros de instrumentos, espejos retrovisores, parachoques, cojines de asientos, reposacabezas, volantes, almohadillas amortiguadoras de vibraciones del tablero, decoraciones de pilares, revestimientos de techo delanteros, marcos de ventanas, techos. y decoraciones de marcos laterales, paneles de puertas, parasoles y decoraciones de marco superior trasero.
6. Plásticos especiales: plásticos reforzados con fibra de vidrio
Los plásticos reforzados con fibra de vidrio son materiales que tienen fibras de vidrio y otros aditivos incorporados al plástico base, ampliando así la gama de aplicaciones del material. En términos generales, la mayoría de los materiales reforzados con fibra de vidrio se utilizan en partes estructurales de productos y se consideran materiales de ingeniería estructural, como PP, ABS, PA66, PA6, PC.