Aditivos para termoplásticos: mejorando resistencia, flexibilidad y durabilidad

Los termoplásticos son polímeros plásticos con puntos de fusión bajos que se funden cuando se calientan, se solidifican cuando se enfrían y pueden volver a fundirse después del curado sin dañar la integridad física del material. Los termoplásticos son fuertes pero flexibles, resistentes a la contracción y absorbentes de choques, y fáciles de usar ya que no se requiere post-procesado. Las aplicaciones comunes incluyen prototipado y una amplia gama de productos de consumo, como bolsas de basura, utensilios de cocina, juguetes infantiles e incluso piezas de automoción.

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

¿Cómo funcionan las cargas y aditivos?

Prácticamente todos los productos plásticos en el mercado hoy, desde equipos deportivos hasta parachoques sintéticos en coches hasta 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 ofrecidas por los aditivos hacen que los plásticos sean más limpios, seguros y fuertes. Los fabricantes también pueden emplear aditivos para extender el ciclo de vida de sus piezas sin aumentar los costes.

Además de ofrecer propiedades adicionales, las cargas reducen los costes de materia prima al disminuir el consumo de resina.

Aditivos y cargas termoplásticos comunes

Hay un aditivo o carga para prácticamente cada propiedad química o mecánica que un ingeniero podría querer lograr. Aquí tienes cuatro de los aditivos y cargas más comunes en el mercado actual:

Fibras de vidrio

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

Sin embargo, añadir fibras de vidrio a una resina termoplástica afectará el proceso de moldeo 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 no anticipados en el flujo y la forma, y cambios en el espesor de la pared. Los ingenieros deben tener en cuenta estos riesgos al considerar fibras de vidrio.

Cargas cerámicas

Las cargas cerámicas pueden añadirse a un termoplástico para hacer la pieza más resistente al calor. Las cargas cerámicas son similares a las fibras de vidrio en que ambas aportan resistencia a una pieza; desafortunadamente, comparten las mismas limitaciones. Las piezas con cargas cerámicas pueden ser frágiles y más susceptibles a astillarse o agrietarse al impacto.

La orientación y forma de la fibra juegan un papel importante cuando se trata de emplear cargas cerámicas y fibras de vidrio. Fibras, escamas, polvos y cuentas son todos dimensionalmente diferentes y pueden afectar ciertas propiedades de la pieza.

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

Espesantes

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

Antioxidantes

Cuando un polímero reacciona con oxígeno, el material puede perder su resistencia y alargamiento. Además, la oxidación puede causar decoloración y grietas en el acabado superficial de la pieza. Los antioxidantes se añaden a los termoplásticos para prevenir la oxidación y ralentizar la degradación en presencia de calor excesivo, ozono y radiación. Los antioxidantes también protegen la pieza de radicales libres y luz UV, lo que la hace ideal para aplicaciones en las que la pieza entrará en contacto con condiciones climáticas potencialmente dañinas.

Comienza con aditivos termoplásticos

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

Elegir qué aditivo o carga termoplástica es adecuada para un próximo proyecto se vuelve mucho más fácil con un socio de fabricación de confianza como Fast Radius. Somos apasionados por ayudar a nuestros socios a innovar, y eso comienza con una selección inteligente de materiales. Nuestro experimentado equipo de ingenieros, diseñadores y expertos en fabricación tiene años de experiencia que se traducen en servicios de asesoramiento superiores. Contáctanos hoy para comenzar.

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