Plásticos Resistentes al Calor: Claves y Aplicaciones

Los fabricantes tienden a usar metales como níquel y acero inoxidable para aplicaciones de alto rendimiento por su alta resistencia al calor. Ej.: aleaciones de níquel mantienen fuerza en entorno de alta temperatura, exposición cíclica al calor, y alto contenido de carbono. Aunque los metales tienden a ser más resistentes que los plásticos, en muchos casos los ingenieros pueden beneficiarse usando plásticos resistentes al calor para sus aplicaciones de alto rendimiento.

Los plásticos resistentes al calor son materiales poliméricos que pueden soportar temperaturas de operación continuas de hasta y superiores a 300 °F sin impacto negativo en propiedades mecánicas.

Se dividen en dos categorías: plásticos termoestables y termoplásticos. Los termoestables endurecen al calentarse y no pueden reformarse tras curado. Los termoplásticos de alto rendimiento se funden al calentarse, solidifican al enfriarse, y pueden fundirse de nuevo. La integridad estructural se ve afectada por factores como temperatura de transición vítrea (Tg) y punto de fusión inherentes. Hay opciones que mantienen capacidades estructurales por encima de 150 °C y a corto plazo por encima de 250 °C.

Además de resistencia al calor, pueden exhibir resistencia química, corrosión, bajo peso, resistencia eléctrica y térmica, y otras características favorables, según composición. Estas cualidades los hacen adecuados para amplia gama de aplicaciones industriales.

A continuación, nos centramos en algunos de los mejores plásticos resistentes al calor y sus características para ayudar a determinar cuál es adecuado. También esbozamos aplicaciones típicas.

Hay muchos tipos, cada uno con ventajas y desventajas únicas, adecuados para diferentes aplicaciones. Lista de 4 plásticos investigados:

• PTFE (Politetrafluoroetileno)
• PEEK (Polietereeterecetona)
• PEI (Polietereimida)
• PAI (Poliamida-imida)

PTFE (Politetrafluoroetileno).

Conocido como Teflón™, tiene bajo coeficiente de fricción y alta resistencia química. Exhibe excelente resistencia a flexión, eléctrica, a la intemperie y estabilidad térmica. Juntas de Teflón adecuadas para rango -328 °F a 500 °F.

Buena resistencia, suficiente resistencia a la intemperie y buen aislamiento eléctrico en ambientes cálidos y húmedos.

Funciona bien a temperaturas extremas, pero propiedades mecánicas no son como plásticos a temperatura ambiente. Sensible a fluencia, abrasión y radiación, y su humo puede ser tóxico. Cabe notar que el coste de procesamiento de PTFE es bastante alto.

PEEK (Polietereeterecetona)

Termoplástico de ingeniería de alto rendimiento con estructura semicristalina. Características: resistencia química, abrasión, fatiga, fluencia y calor. Muy fuerte, soporta entornos duros, usado como sustituto de metal en muchas aplicaciones. PEEK soporta hasta 310 °C corto plazo, punto de fusión >371 °C. Lo más importante: mayor resistencia a tracción y flexión de cualquier polímero de alto rendimiento.

Desventajas: susceptible a ácido sulfúrico, nítrico, clórico, halógenos, sodio, baja resistencia a UV. Caro, solo para aplicaciones exigentes.

PEI (Polietereimida)

Conocido como Ultem®, es uno de los pocos termoplásticos amorfos en mercado. Fuerte, resistente químicamente, retardante de llama, mayor resistencia dieléctrica de cualquier termoplástico de alto rendimiento. Punto de fusión extremadamente alto 219 °C, temperatura continua máxima 170 °C.

ULTEM es una de las pocas resinas usadas en aeroespacial comercial: supera a otros en resistencia a fluencia, mantiene bien en presencia de combustibles y refrigerantes. Pero tiende a agrietarse con solventes clorados polares.

PAI (Poliamida-imida)

Otro termoplástico de alto rendimiento con resistencia a alta temperatura, estabilidad térmica, buena resistencia química y resistencia al desgaste a alta temperatura hasta 275 °C. PAI también exhibe alta resistencia a tracción y compresión. Puede procesarse por inyección y compresión. Excelente estabilidad dimensional por alta resistencia a compresión, impacto y fluencia.

Aplicaciones de Plásticos Resistentes al Calor

Vienen en muchas formas, usadas para fabricar piezas y productos en amplia gama de industrias. Ej.:

• Piezas resistentes al calor y choque en aeroespacial, automotriz, vidrio.
• Componentes resistentes al calor, radiación, alto aislamiento o conductividad específica en eléctrico y semiconductores.
• Componentes de esterilización e anti-hidrólisis en dispositivos médicos.
• Protección y anti-radiación en nuclear y rayos X.
• Varios componentes en industria química.

Los plásticos resistentes al calor juegan papel vital en muchas industrias. Su estabilidad térmica combinada con otras propiedades ventajosas los hace sustitutos adecuados de metales en innumerables aplicaciones. Además, según composición, pueden ser mejor opción. Por ej., reemplazar metal por plástico puede reducir peso, alargar vida, mejorar rendimiento.