Compuestos de plásticos de ingeniería: diseñando propiedades “a la medida”

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La industria automotriz se ha enfrentado tradicionalmente a grandes retos a lo largo de su historia. Al reto inicial de fabricar vehículos al alcance de un número cada vez mayor de personas, se suman cada año nuevos desafíos que demuestran por qué esta industria lidera los avances de muchas otras. Hoy en día se requieren procesos más rápidos y económicos, mayor seguridad para los pasajeros, mejor estética, mayor comodidad, mayor comodidad y rendimiento de combustible, menor emisión de contaminantes al medio ambiente, mejores sistemas de navegación, sonido, entre otros.

Para enfrentar estos retos se necesitan soluciones de materiales de alto desempeño, con resistencia mecánica y química superior, que a la vez que permiten reducir el peso de las autopartes hagan posible mejorar la estética, eliminar procesos de pintura, lograr suavidad al tacto, entre otras propiedades.

Si bien los plásticos de ingeniería convencionales ofrecen respuesta a algunos de los retos planteados, a veces hay la necesidad de lograr combinaciones de propiedades que un solo material no puede satisfacer. Es allí donde la respuesta la ofrecen los compuestos de plásticos de ingeniería. A. Schulman es uno de los proveedores líderes mundiales en este campo y en su portafolio ofrece combinaciones de poliamidas, PBT, PET, ASA, SAN, PP, ABS, PMMA, PC y termoplásticos elastómeros, que pueden combinarse libremente para lograr propiedades únicas y "a la medida".

Caso de éxito: estabilidad dimensional con 30% de fibra de vidrio

Uno de los principales fabricantes de autos en México necesitaba soportar y posicionar los faros delanteros de uno de sus autos más emblemáticos. El principal problema de esta aplicación consistía en dar estabilidad dimensional a las piezas, ya que, por su geometría, después de ser inyectadas en PBT presentaban un encogimiento no uniforme y mayor a lo permitido, provocando el desplazamiento de los pernos de posicionamiento e impidiendo un correcto montaje en el automóvil.

A. Schulman desarrolló un material que es una aleación de PBT/PET, el Schuladur PCR GF30-31 Black, que tiene una relación de composición óptima entre ambos materiales y que está reforzado con 30% de fibra de vidrio para evitar las deformaciones indeseadas. Con el material correcto, junto a la experiencia en el proceso de inyección de la compañía GD Components de México S.A. de C.V., se logró solucionar el problema de la estabilidad dimensional en la pieza. Con la aleación de las dos resinas se puede controlar considerablemente el encogimiento anisotrópico, un fenómeno que presentan todos los materiales reforzados con fibra de vidrio. El desarrollo dio solución al problema de ensamble de la pieza "supporting plate" con el resto de los componentes del faro y su instalación en el automóvil.

Adicionalmente, el grado PCR utiliza PET de post-consumo (rPET), lo que lo hace más amigable con el medio ambiente al reducir el consumo de resina virgen, evitando emplear recursos no renovables y cumpliendo con los requerimientos europeos de fin de vida de vehículos. Gracias a la tecnología propietaria de A. Schulman, al utilizar rPET no se sacrifican propiedades mecánicas, como lo demuestra el estudio comparativo presentado en la tabla 1.

Se puede observar que las propiedades del Schuladur PCR GF30 no se ven afectadas por la incorporación de rPET. Por ejemplo, el módulo de flexión del Schuladur A GF30 es de 7.580 MPa, mientras que para el Schuladur PCR GF30 el valor es de 10.800 MPa, es decir se mejora la rigidez del material en prácticamente un 30% sin sacrificar la resistencia al impacto (para los dos grados se tiene un valor de 7 kJ/m2). Para el caso de los grados reforzados con 40% de fibra de vidrio, se observa incluso un mejor desempeño del Schuladur PCR GF40 en la propiedad de módulo de flexión (rigidez) en comparación con el grado que utiliza PBT virgen (Schuladur A GF40). Así mismo, se puede observar que la consistencia en el impacto es notable, obteniendo valores similares al de 30% de fibra de vidrio y al Schuladur A GF40 (PBT Virgen).

Finalmente, en respuesta a la continua búsqueda de soluciones efectivas en costo en combinación con un alto desempeño, A. Schulman ha desarrollado diferentes grados Schuladur, que son compuestos semi-cristalinos de la familia de los poliésteres. Esta familia de compuestos incluye aleaciones que no solo solucionan problemas de sostenibilidad y de reducción de gases de efecto invernadero, sino también mejoran considerablemente el desempeño de los compuestos de PBT estándar comúnmente encontrados en el mercado. Por ello han tenido una gran aceptación en diferentes sectores industriales como el automotriz, eléctrico, electrónico, construcción y en la fabricación de artículos recreativos, por sus características de resistencia química, baja absorción de humedad, alta estabilidad dimensional, alta rigidez, alta resistencia a la deformación térmica, excelente resistencia al desgaste y buena resistencia a la exposición a la intemperie.

A. Schulman en su planta localizada en el estado de San Luis Potosí cuenta con la infraestructura y el soporte de su departamento de investigación y desarrollo para fabricar todos los compuestos creados por la empresa en sus diferentes plantas alrededor del mundo, lo que posiciona a la compañía como una excelente alternativa de proveeduría de materiales plásticos de ingeniería para los fabricantes de partes automotrices en México y América del Sur.

Artículo proveniente de la revista impresa con el código TP3103_materiales.

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