Comparación de la resistencia UV del polipropileno vs. nailon para selección confiable de materiales

Hay innumerables termoplásticos en el mercado actual, desde acrílico hasta poliéterimida. El polipropileno y el nailon son otros dos termoplásticos comúnmente usados en manufactura, por lo que es importante entender las cualidades de cada uno antes de considerar estos materiales para su próximo proyecto.

El polipropileno es un termoplástico cristalino capaz y de bajo costo usado a menudo en equipos médicos, contenedores de alimentos, empaques y tuberías de agua. Se usa más comúnmente con los procesos de manufactura de moldeo por inyección o mecanizado CNC, pero también es posible imprimir en 3D polipropileno. Sin embargo, antes de decidirse a imprimir en 3D sus piezas usando polipropileno, es importante notar que tiende a deformarse (warping) más fácilmente que muchos otros materiales de impresión 3D, y puede haber opciones más adecuadas dependiendo de lo que esté fabricando.

Del mismo modo, el nailon también es compatible con impresión 3D, moldeo por inyección y mecanizado CNC, y se usa en todas las industrias para fabricar desde cuerdas hasta componentes de motor. Puede moldearse en varias formas diferentes, incluyendo láminas, fibras, filamentos y películas, y a menudo se usa en lugar de metales de baja resistencia.

Como puede ver, el nailon y el polipropileno son plásticos versátiles con múltiples beneficios. Sin embargo, diseñar piezas para uso exterior requiere seleccionar el plástico resistente a UV o estabilizado a UV adecuado, por lo que es importante considerar las cualidades UV de cada material para asegurar que su producto final pueda soportar la exposición prolongada a la luz solar sin degradarse. En este artículo, repasaremos las cualidades de resistencia UV del nailon y el polipropileno para ayudarle a tomar una decisión informada de material.

¿Qué es el plástico resistente a UV?

Si su pieza pasará una cantidad significativa de tiempo al exterior o estará expuesta a niveles sostenidos de radiación UV, puede querer usar un plástico resistente a los rayos UV. Por ejemplo, puede haber visto algunos asientos de estadio, piezas automotrices y sillas de jardín sufrir decoloración, pérdida de claridad visual y/o reducción en resistencia mecánica y al impacto; esto es porque estaban hechos de un plástico con baja resistencia UV. La exposición a la luz UV también puede hacer que las piezas plásticas sean más frágiles y susceptibles a rotura, agrietamiento, deformación o desintegración.

Aunque casi ningún material es completamente resistente a la luz UV, algunos pueden absorber la radiación UV. Agregar estabilizadores o aditivos puede mejorar la resistencia UV para plásticos que no pueden absorber la luz UV. Estos materiales no resistentes a UV producen radicales libres (átomos con un electrón sin parear), que pueden romper enlaces intermoleculares, afectar negativamente las propiedades mecánicas y causar el desgaste de los plásticos.

Cualidades de resistencia UV del polipropileno en manufactura

El polipropileno es un material extremadamente resistente, flexible y ligero. Es resistente a moho, bacterias, agua, aceite, pudrición, electricidad y químicos. Sin embargo, el polipropileno no es la mejor opción para productos que viven al exterior o están expuestos regularmente a la luz solar porque se ve profundamente afectado por la exposición a la radiación UV. Específicamente, es susceptible a longitudes de onda UV de 290–300 nanómetros, 330 nanómetros y 370 nanómetros. La exposición a radiación UV de alta intensidad por tan solo seis días puede hacer que el polipropileno pierda hasta el 70 % de su resistencia mecánica, resultando en piezas muy frágiles.

Los productos de polipropileno generalmente se degradarán después de unos meses de exposición directa a la luz solar, ya que la radiación excitará fotones y creará radicales libres. Sin embargo, el uso de aditivos y recubrimientos puede ayudar a proteger las piezas de polipropileno de la luz solar. Por ejemplo, fibras de óxido de zinc o dióxido de titanio pueden bloquear y absorber la luz UV, reduciendo la exposición del polipropileno a la radiación UV y extendiendo la vida de la pieza. De manera similar, diseñar una pieza de polipropileno con sellos protectores puede ayudarla a resistir mejor la luz solar, aunque hacer que el polipropileno se adhiera a otros materiales puede ser difícil ya que tiene poca o ninguna tendencia a la absorción y es bastante resbaladizo.

Incluso con aditivos, el polipropileno se degradará rápidamente comparado con plásticos naturalmente resistentes a UV como el acrílico o el polietileno de alta densidad (HDPE). Por lo tanto, recomendamos no usarlo para productos que recibirán exposición prolongada a la luz solar directa.

Cualidades de resistencia UV del nailon en manufactura

De manera similar, el nailon es susceptible a la degradación cuando se expone a radiación UV por períodos prolongados, ya que la luz UV crea radicales libres que afectan las propiedades del nailon. Cuando se expone a la luz solar por un período prolongado, las piezas de nailon se debilitarán y se decolorarán. El nailon es sensible a longitudes de onda UV de 290–315 nanómetros.

Sin embargo, existen varias variaciones de nailon que ofrecen grados variables de resistencia UV. Por ejemplo, el nailon 6/6 es menos resistente a los rayos UV que el nailon 6 o el nailon 12. Por lo tanto, es importante considerar la resistencia mecánica, resistencia a temperatura, resistencia a la abrasión y resistencia al agua de cada variación de nailon, además de la aplicación prevista de su producto, al decidir qué tipo de nailon usar para su proyecto.

Elección entre polipropileno y nailon

Ni el nailon ni el polipropileno son particularmente resistentes a la luz UV, pero el polipropileno probablemente se degradará más rápido ante la exposición constante a radiación UV. Sin embargo, puede aumentar tanto la resistencia UV del polipropileno como la del nailon con:

• Estabilizadores: Cuando se forman radicales libres, estos aditivos los atrapan, impidiendo que degraden los enlaces intermoleculares dentro del nailon o polipropileno. Los estabilizadores de luz de amina impedida (HALS) son el tipo más común de estabilizadores.
• Bloqueadores: Los bloqueadores funcionan impidiendo que los rayos UV alcancen el polipropileno o nailon en primer lugar. El negro de carbón es un bloqueador común y altamente efectivo para aplicaciones exteriores, pero el pigmento de dióxido de titanio también puede ayudar a aumentar la longevidad de su producto.
• Absorbedores: Por otro lado, los absorbedores pueden absorber la radiación UV y convertirla en calor u otras longitudes de onda menos dañinas. Los absorbedores más comunes son las benzofenonas y benzotriazoles, pero existen otras opciones.

También vale la pena notar que la resistencia UV no es el único factor a considerar al elegir entre polipropileno y nailon.

El polipropileno es más fuerte y más resistente a la humedad que el nailon, y su baja viscosidad de fusión lo hace ideal para uso en moldeo por inyección. El polipropileno también es resistente a la electricidad, aceites y bacterias, aunque es altamente inflamable y susceptible a solventes clorados y oxidación.

Por otro lado, el nailon tiene una viscosidad de fusión más alta que el polipropileno. También tiene buena resistencia eléctrica y es ideal para aplicaciones de alta fricción, ya que puede mantener su forma sin mucho mantenimiento o lubricación. El nailon también es más maleable que el polipropileno, lo que permite a los diseñadores crear formas más complejas.

Producción de piezas de polipropileno y nailon con Fast Radius

El polipropileno y el nailon son materiales aceptables para piezas que recibirán exposición UV intermitente. Sin embargo, fluoropolímeros (como politetrafluoroetileno, fluoruro de polivinilideno y propileno fluorado de etileno), imidas (como poliamida y poliéterimida), acrílico, polietileno de alta densidad o policarbonato pueden ser más adecuados para piezas que recibirán exposición UV prolongada. Si el polipropileno o nailon es de lo contrario el mejor material para sus necesidades, agregar bloqueadores, estabilizadores o absorbedores puede aumentar la resistencia UV de su producto y extender su vida útil.

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