Dominando el nailon: Propiedades, usos y beneficios en ingeniería

Los nailons son una familia de plásticos de ingeniería fuertes. Los nailons son plásticos de baja fricción, lo que los hace ideales para reemplazar componentes metálicos como cojinetes o bujes. Además, los nailons crean menos ruido de operación y desgaste en piezas de acoplamiento, a menudo permitiendo que la lubricación externa se elimine de la aplicación del componente por completo.

Los nailons son termoplásticos (a diferencia de termoestables), o polímeros sintéticos que son extremadamente trabajables cuando se calientan a altas temperaturas, pero se fijan firmemente cuando se enfrían. Muchos nailons tienen microestructuras tanto amorfas como cristalinas cuando se enfrían, dando al material elasticidad así como rigidez y dureza.

Una clase versátil de materiales, los nailons también pueden combinarse con una gama de aditivos para crear propiedades de material y químicas específicas, lo que ha llevado a su uso generalizado en aplicaciones comerciales que van desde telas hasta moldeo automotriz y eléctrico. Esta versatilidad también se extiende a la producción, ya que los nailons son compatibles con métodos de fabricación tanto aditivos como tradicionales.

¿Cómo se hace el nailon?

Similar a otros plásticos, los nailons se crean destilando combustibles de hidrocarburos, que luego se introducen a catalizadores que producen los polímeros plásticos. Los nailons se crean típicamente en uno de dos procesos: polimerización y policondensación.

La polimerización crea material de nailon reaccionando monómeros de amina (grupos de moléculas NH2) con ácido carboxílico (COOH), mientras que la policondensación implica la reacción de diamina (moléculas con dos grupos NH2) con ácido dicarboxílico (que tiene dos grupos COOH).

Los nailons creados a través de policondensación tienden a ser más biodegradables que los hechos de polímeros de adición. Los nailons también pueden crearse a partir de biomasa, lo que también puede contribuir a una mayor biodegradabilidad del material.

Propiedades y especificaciones mecánicas

La microestructura semicristalina de los materiales de nailon proporciona tanto rigidez como resistencia, además de buena resistencia química. Los nailons también son resistentes al calor y por lo tanto ideales para aplicaciones que involucran fricción. Como termoplásticos, los nailons también pueden recalentarse, moldearse y enfriarse múltiples veces.

Es importante notar que el nailon absorbe humedad de su entorno, lo que puede impactar negativamente la estabilidad dimensional de un componente. Los nailons que tienen mayor resistencia al impacto y flexibilidad también tienden a absorber más humedad, aunque esto depende de la cristalinidad del material, el espesor de la pieza y la temperatura del entorno del componente.

Los nailons también pueden preacondicionarse para ayudar a mitigar los efectos de la absorción de humedad. Además, vale la pena notar que el nailon no es inherentemente resistente a la luz UV, aunque se pueden incorporar estabilizadores en el material para reducir el daño.

Las características químicas y físicas del material variarán por supuesto dependiendo del tipo específico de nailon, pero aquí hay algunas de las especificaciones mecánicas clave para Nailon 6 sin reforzar:

• Gravedad Específica: 1,13
• Absorción de Agua: 1,900%, 24 hrs @ 73,4 °F (23 °C)
• Contracción Típica de Moldeo: 1,3%
• Resistencia a la Tracción: 76 MPa
• Módulo de Tracción: 2758 MPa
• Resistencia a la Flexión: 110 MPa
• Módulo de Flexión: 2965 MPa
• Dureza: 116, Rockwell R
• Resistencia al Impacto con Muesca: 5,0 kj/m²
• Temperatura de Fusión: 428 °F (220 °C)
• Temperatura de Deflexión @ 1820 kPa (264 psi): 160 °F (71 °C)
• Temperatura de Deflexión @ 455 kPa (66 psi): 340 °F (171 °C)

Tipos comunes de Nailon

Los nailons se identifican por número —como 6 o 66— que se refiere al número de átomos de carbono entre los grupos amina y ácido, así como a cómo se creó el polímero. Nailon 6, por ejemplo, se crea enteramente a partir de un solo monómero, mientras que Nailon 66 se crea a partir de combinaciones de diferentes monómeros (llamados comonómeros). Los nailons también pueden reforzarse con aditivos como vidrio o combinarse con otros plásticos de ingeniería para mayor rendimiento y características de material.

Los tres tipos más comunes de nailon son Nailon 6, Nailon 66 y PA 12. Los filamentos de Nailon 6 son fibras altamente elásticas que a menudo se usan en textiles y aplicaciones industriales de alta resistencia, incluyendo ropa, cuerdas y cables industriales. Estas fibras tienen una superficie lisa, similar al vidrio, que ofrece una resistencia a la abrasión sobresaliente. Nailon 6 típicamente resulta en dimensiones de pieza final más fiables.

Nailon 66 es un material más cristalino que Nailon 6 y por lo tanto proporciona mayor rigidez, módulo de tracción y módulo de flexión. Esto lo hace un material ideal para aplicaciones que requieren resistencia, rigidez y resistencia química, como alfombras, airbags y equipaje. Si bien es un material más mecanizable que Nailon 6, Nailon 66 tiene una temperatura de fusión más alta, lo que lo hace más susceptible a contracción de molde. Nailon 66 se usa frecuentemente en moldeo por inyección.

PA 12 (también conocido como Nailon 12) es un buen plástico de uso general con amplias aplicaciones aditivas y es conocido por su tenacidad, resistencia a la tracción, resistencia al impacto y capacidad de flexionarse sin fractura. PA 12 ha sido usado largo tiempo por moldeadores por inyección debido a estas propiedades mecánicas. Y más recientemente, PA 12 ha sido adoptado como un material común en procesos de fabricación aditiva para crear piezas funcionales y prototipos.

¿Por qué nailon?

El nailon es altamente valorado por su combinación de propiedades naturales de baja fricción y fuertes propiedades mecánicas, químicas y térmicas. Es una familia de materiales versátil y de alto rendimiento bien adaptada para aplicaciones que reciben mucho desgaste, como componentes de sistemas de combustible, colectores, soportes, engranajes y otras aplicaciones que requieren materiales plásticos con altas temperaturas de fusión. Los nailons también pueden combinarse con aditivos y estabilizadores, lo que permite un mayor grado de especificidad y control al optimizar las propiedades de material de varios componentes.

Además, ya que los nailons pueden moldearse en filamentos, fibras, películas, láminas y también pueden usarse en conjunción con una gama de procesos de fabricación —incluyendo moldeo por inyección, mecanizado CNC e impresión 3D— estos materiales a menudo se usan para propósitos de prototipado.

Aplicaciones populares

El nailon se usa ampliamente en muchos sectores de mercado. Textiles y alfombras a menudo incorporan filamentos de nailon, y la película de nailon conforme a FDA se usa frecuentemente en envases de alimentos porque proporciona durabilidad, baja permeabilidad a gases y resistencia a la temperatura.

Las piezas de nailon frecuentemente reemplazan componentes de aluminio en motores, ya que son tanto menos costosas (costos de utillaje aparte) como más ligeras. El nailon ofrece buen aislamiento eléctrico y resistencia a la corrosión, lo que —especialmente cuando se combina con la tenacidad natural del nailon— lo hace un material útil para aplicaciones eléctricas como bridas de cables, aisladores y carcasas de interruptores.

Comenzando con nailon

Los nailons son una familia versátil de materiales termoplásticos que proporcionan una combinación única de resistencia a la fricción, resistencia química y térmica, resistencia y flexibilidad. Estas propiedades han hecho del nailon una opción popular para aplicaciones en una amplia gama de industrias. Sin embargo, mientras los nailons comparten algunas características, son materiales increíblemente modificables, por lo que es esencial que los equipos de producto conozcan las propiedades de material precisas necesarias para una pieza dada. Un socio de fabricación de confianza puede ayudar a simplificar ese proceso.

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