Conocimiento sobre plásticos resistentes al calor

Los fabricantes tienden a utilizar metales como el níquel y el acero inoxidable para aplicaciones de alto rendimiento debido a su alta resistencia al calor. Por ejemplo, las aleaciones a base de níquel mantienen su resistencia en un entorno de alta temperatura, exposición al calor cíclico y alto contenido de carbono. Aunque los metales tienden a ser más resistentes al calor que los plásticos, en muchos casos, los ingenieros pueden beneficiarse del uso de plásticos resistentes al calor para sus aplicaciones de alto rendimiento.

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

Los plásticos resistentes al calor se dividen en dos categorías:plásticos termoestables y termoplásticos. Los plásticos termoendurecibles son plásticos que se endurecen cuando se calientan y no se pueden remodelar después del curado. Los termoplásticos de alto rendimiento son plásticos que se derriten cuando se calientan, se solidifican cuando se enfrían y se pueden volver a fundir después de enfriarse. La integridad estructural de los termoplásticos se ve afectada por factores como la temperatura de transición vítrea inherente (Tg) y el punto de fusión de varios materiales. Existen opciones para termoplásticos de alto rendimiento que mantienen sus capacidades estructurales por encima de los 150 °C y a corto plazo por encima de los 250 °C.

Además de la resistencia al calor, también pueden exhibir resistencia química, resistencia a la corrosión, bajo peso del material, resistencia eléctrica y térmica y otras características favorables, dependiendo de su composición. Estas diferentes cualidades los hacen adecuados para una amplia gama de aplicaciones industriales.

A continuación, nos centramos en algunos de los mejores plásticos resistentes al calor y sus características para ayudar a los lectores a determinar cuál es el adecuado para sus necesidades. Además, también describimos algunas aplicaciones típicas en las que se utilizan plásticos resistentes al calor.

Hay muchos tipos de plásticos resistentes al calor disponibles, cada uno con ventajas y desventajas únicas, lo que lo hace adecuado para diferentes aplicaciones. A continuación se muestra una lista de 4 plásticos resistentes al calor que se han investigado a fondo:

• PTFE (politetrafluoroetileno)
• PEEK (polieteretercetona)
• PEI (polieterimida)
• PAI (poliamida-imida)

PTFE (politetrafluoroetileno).

El politetrafluoroetileno, generalmente conocido por el nombre comercial Teflon™, tiene un bajo coeficiente de fricción y una alta resistencia química. También exhibe excelente resistencia a la flexión, resistencia eléctrica, resistencia a la intemperie y estabilidad térmica. Las juntas de teflón son adecuadas para el rango de temperatura de -328 °F a 500 °F.

Tiene buena solidez, suficiente resistencia a la intemperie y buen aislamiento eléctrico en ambientes cálidos y húmedos.

El politetrafluoroetileno funciona bien a temperaturas extremadamente altas y bajas, pero sus propiedades mecánicas generalmente no son como las de los plásticos a temperatura ambiente. Es sensible a la fluencia, la abrasión y la radiación, y su humo puede ser tóxico. Además, vale la pena señalar que el costo de procesamiento de PTFE es bastante alto.

PEEK ( P olieterétercetona)

PEEK es un termoplástico de ingeniería de alto rendimiento con una estructura semicristalina. Tiene las características de resistencia química, resistencia a la abrasión, resistencia a la fatiga, resistencia a la fluencia y al calor. Este material es muy resistente y puede soportar entornos hostiles, por lo que los fabricantes lo utilizan como sustituto del metal en muchas aplicaciones porque permiten que el material se mantenga fuerte y adaptable en condiciones ambientales adversas. PEEK puede soportar temperaturas de hasta 310 °C durante un corto período de tiempo, con un punto de fusión de más de 371 °C. Más importante aún, tiene la mayor resistencia a la tracción y a la flexión de cualquier polímero de alto rendimiento.

Algunas de las desventajas de PEEK incluyen la susceptibilidad al ácido sulfúrico, ácido nítrico, ácido clórico, halógenos y sodio, y baja resistencia a la luz ultravioleta. También es caro, por lo que solo se puede utilizar en aplicaciones exigentes.

PEI (polieterimida)

PEI (generalmente solo Ultem® como nombre comercial) es uno de los pocos termoplásticos amorfos en el mercado. Es fuerte, químicamente resistente, ignífugo y tiene la fuerza dieléctrica más alta de todos los termoplásticos de alto rendimiento. Este material tiene un punto de fusión extremadamente alto de 219 °C y una temperatura máxima de funcionamiento continuo de 170 °C.

ULTEM es una de las pocas resinas utilizadas en la industria aeroespacial comercial:supera a otros termoplásticos en términos de resistencia a la fluencia y se mantiene bien en presencia de varios combustibles y refrigerantes. Sin embargo, tiende a agrietarse en presencia de disolventes clorados polares.

PAI (poliamida-imida)

PAI es otro termoplástico de alto rendimiento con resistencia a altas temperaturas, alta estabilidad térmica, buena resistencia química y resistencia al desgaste por altas temperaturas de hasta 275 °C. PAI también exhibe alta resistencia a la tracción y compresión. La poliamida-imida se puede procesar mediante técnicas de moldeo por inyección y compresión. PAI también tiene una excelente estabilidad dimensional debido a su alta resistencia a la compresión, impacto y fluencia.

Aplicaciones de plástico resistente al calor

Los plásticos resistentes al calor vienen en muchas formas, y estas diferentes formas de materiales se utilizan para fabricar piezas y productos utilizados en una amplia gama de industrias. Por ejemplo:

• Se utiliza en piezas resistentes al calor y a los golpes en las industrias aeroespacial, automotriz y del vidrio.
• Se utiliza para componentes resistentes al calor, a prueba de radiación, altamente aislantes o conductores específicos en las industrias eléctrica y de semiconductores.
• Utilizado para esterilización y componentes antihidrólisis en la industria de dispositivos médicos.
• Protección radiológica y componentes antirradiación utilizados en las industrias de energía nuclear y tecnología de rayos X.
• Utilizado en varios componentes de la industria química.

Los plásticos resistentes al calor juegan un papel vital en muchas industrias. Su estabilidad térmica combinada con otras propiedades ventajosas los convierte en sustitutos adecuados de los metales en innumerables aplicaciones. Además, dependiendo de su composición, pueden ser una mejor elección de material. Por ejemplo, en algunos casos, la sustitución de piezas de metal por piezas de plástico puede reducir el peso de los componentes, prolongar su vida útil y mejorar su rendimiento.