Una descripción general de los aditivos termoplásticos

Los termoplásticos son polímeros plásticos con puntos de fusión bajos que se derretirán cuando se calientan, se solidifican cuando se enfrían y se pueden volver a fundir después del curado sin dañar la integridad física del material. Los termoplásticos son fuertes pero flexibles, resistentes a la contracción y a los golpes, y fáciles de usar ya que no se requiere procesamiento posterior. Las aplicaciones comunes incluyen la creación de prototipos y una amplia gama de productos de consumo, como bolsas de basura, utensilios de cocina, juguetes para niños e incluso piezas de automóviles.

Los termoplásticos poseen naturalmente muchas propiedades químicas y mecánicas ventajosas, pero a veces los ingenieros quieren llevar estas propiedades al siguiente nivel o darle nuevas características al plástico, como mayor resistencia o biocompatibilidad. Ahí es donde entran los aditivos y rellenos. Aquí encontrará todo lo que necesita saber sobre los aditivos y rellenos termoplásticos más comunes, además de consideraciones clave para los ingenieros.

¿Cómo funcionan los rellenos y aditivos?

Prácticamente todos los productos de plástico en el mercado actual, desde equipos deportivos hasta parachoques sintéticos en automóviles y jeringas hipodérmicas, son combinaciones de un polímero base y un aditivo. Sin aditivos, incluso el polímero plástico más avanzado no funcionaría tan bien como podría. Las propiedades químicas y físicas adicionales que ofrecen los aditivos hacen que los plásticos sean más limpios, seguros y resistentes. Los fabricantes también pueden emplear aditivos para extender el ciclo de vida de sus piezas sin aumentar los costos.

Además de ofrecer propiedades adicionales, los rellenos reducen los costes de materia prima al reducir el consumo de resina.

Aditivos y rellenos termoplásticos comunes

Existe un aditivo o relleno para prácticamente todas las propiedades químicas o mecánicas que un ingeniero pueda desear lograr. Estos son cuatro de los aditivos y rellenos más comunes en el mercado actual:

Fibras de vidrio

Las fibras de vidrio son el tipo más común de aditivo termoplástico utilizado para el moldeo por inyección. Las fibras de vidrio mejoran significativamente la resistencia y la rigidez del plástico al que se agregan, pero las fibras también hacen que el plástico sea más quebradizo. Como tal, las fibras de vidrio solo se recomiendan para aplicaciones en las que la pieza no tendrá que soportar tensión o deflexión de alto impacto.

Sin embargo, agregar fibras de vidrio a una resina termoplástica afectará el proceso de moldeado y diseño de varias maneras. Por ejemplo, las fibras de vidrio pueden restringir la tasa de contracción de la resina base, lo que crea un patrón de contracción no lineal y aumenta el riesgo de deformación. Cuando las resinas se contraen de manera desigual, pueden ocurrir agujeros, cambios inesperados en el flujo y la forma, y ​​cambios en el grosor de la pared. Los ingenieros deben tener en cuenta estos riesgos al considerar las fibras de vidrio.

Rellenos cerámicos

Se pueden agregar rellenos cerámicos a un termoplástico para hacer que la pieza sea más resistente al calor. Los rellenos cerámicos son similares a las fibras de vidrio en el sentido de que ambos otorgan resistencia a una parte; desafortunadamente, comparten las mismas limitaciones. Las piezas con relleno cerámico pueden ser quebradizas y son más susceptibles a astillarse o agrietarse con el impacto.

La orientación y la forma de las fibras juegan un papel importante cuando se trata de emplear rellenos cerámicos y fibras de vidrio. Las fibras, las escamas, los polvos y las perlas son dimensionalmente diferentes y, por lo tanto, pueden afectar ciertas propiedades de la pieza.

Por ejemplo, las perlas son uniformes, apilables y aumentan la deflexión térmica del termoplástico. Además, las perlas minimizan el impacto de cualquier factor de estrés interno causado por el relleno. Desafortunadamente, las perlas no aumentan mucho la resistencia de un material. Una vez que los ingenieros eligen el aditivo o material de relleno más adecuado para sus necesidades, también deben considerar la forma de ese relleno o aditivo.

Espesantes

Los ingenieros a menudo agregan espesantes a los polímeros líquidos a base de resina para hacerlos más viscosos. La mayoría de los aditivos espesantes provienen de grupos de polímeros hidrofílicos o formadores de sales porque forman enlaces tridimensionales que ralentizan el movimiento del plástico a bajas velocidades de cizallamiento. Los espesantes se pueden encontrar en adhesivos, selladores, revestimientos y algunos productos de cuidado personal.

Antioxidantes

Cuando un polímero reacciona con el oxígeno, el material puede perder su resistencia y elongación. Además, la oxidación puede causar decoloración y grietas en el acabado de la superficie de la pieza. Los antioxidantes se agregan a los termoplásticos para evitar la oxidación y retardar la degradación en presencia de calor excesivo, ozono y radiación. Los antioxidantes también protegen la pieza de los radicales libres y la luz ultravioleta, lo que la hace ideal para aplicaciones en las que la pieza estará en contacto con condiciones climáticas potencialmente dañinas.

Comience con los aditivos termoplásticos

Los aditivos y rellenos termoplásticos son una parte esencial del repertorio de cualquier fabricante de piezas de plástico, y su versatilidad los hace ideales para una amplia gama de casos de uso. Sin embargo, las fibras de vidrio, los rellenos cerámicos, los antioxidantes y los espesantes son solo el comienzo. Esta descripción general no cubre otras categorías de aditivos, como antimicrobianos, modificadores de impacto, plastificantes, estabilizadores de luz y más. Los ingenieros y los equipos de productos deben comenzar el proceso de selección de materiales con un conjunto claro de requisitos para su proyecto a fin de determinar qué aditivos o rellenos deben seleccionar de la amplia gama de opciones disponibles en el mercado.

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