Sobre las propiedades de los plásticos

Los materiales termoplásticos se pueden dividir en dos categorías principales: amorfos y semicristalinos. Los polímeros amorfos son materiales inherentemente transparentes y son predominantemente grados no reforzados. Los polímeros semicristalinos son opacos y generalmente se mezclan con ciertos aditivos, como fibras de vidrio, minerales y modificadores de impacto. Los polímeros de rendimiento ultra alo ofrecen algunas de las propiedades de materiales más altas en el campo y pueden ser amorfas o semicristalinas. A menudo se definen por su rendimiento general superior.

Propiedades tipicas

Al seleccionar un plástico de alto rendimiento, es importante comprender la naturaleza del plástico, sus propiedades y los métodos de prueba correspondientes. Solo con este conocimiento podrá evaluar las fortalezas y limitaciones de una resina particular para determinar si cumple con los requisitos de su solicitud. La siguiente discusión ayudará a los ingenieros de diseño que no estén familiarizados con los plásticos para comprender y apreciar la importancia de este conocimiento en el proceso de selección de materiales. No pretende ser exhaustivo y se pretende solo como una referencia preliminar.

Propiedades termales

El rendimiento confiable de un material a temperaturas elevadas es a menudo una consideración clave para los diseñadores. Las propiedades térmicas proporcionan un punto de referencia para dos aspectos importantes del rendimiento de un material en un entorno de alta temperatura. El primer aspecto es el efecto de ablandamiento inmediato que el calor imparte a los plásticos. Este efecto limita la temperatura ambiente a la que está expuesto el plástico, aunque solo sea por un corto período de tiempo. El segundo aspecto es la estabilidad térmica a largo plazo del material. Dado que la exposición prolongada a altas temperaturas da como resultado una degradación de las propiedades del material, es esencial comprender los efectos de los entornos térmicos a largo plazo en las propiedades del material que son críticas en su aplicación.

La temperatura de deflexión de calor (HDT) es una medida relativa de la capacidad de un plástico para trabajar bajo cargas de alta temperatura. A esta temperatura y una carga de 1.8 MPa, la muestra produce una deformación específica. En general, se acepta que la temperatura máxima de trabajo debe estar de 5 a 10 grados por debajo de la temperatura de deflexión de calor.

El índice térmico relativo (RTI) es una medida relativa de la capacidad de un plástico para continuar trabajando a altas temperaturas. El índice se define como una temperatura a la que un material conserva el 50% de sus propiedades especificadas después de 100,000 horas de exposición al aire. Los valores del índice térmico relativo dado en este manual se basan en la retención de la resistencia a la tracción. El índice térmico relativo (RTI) puede usarse como una base conservadora al considerar las temperaturas de uso continuo máximo. Para las aplicaciones que requieren menos tiempo, las hojas de datos con valores de RTI para 5,000 y 10,000 horas están disponibles a pedido.

La temperatura de transición de vidrio (TG) es la temperatura a la que se produce un cambio significativo en las propiedades del polímero y el polímero se transforma de un estado vidrioso a un estado gomoso. Para los polímeros amorfos, esta temperatura es generalmente aproximadamente 10∶ más alta que la temperatura de deflexión de calor (HDT) y generalmente se usa como un límite de temperatura superior para el uso a corto plazo del material. Los polímeros semicristalinos pierden parte de su rigidez cuando alcanzan esta temperatura, pero conservan sus propiedades útiles por debajo del punto de fusión del material.

El punto de fusión (TM) es la temperatura a la que las regiones cristalinas dentro de un polímero semicristalino se suavizan. El punto de fusión generalmente representa la temperatura superior absoluta a la que permanece un polímero semicristalino en forma sólida.

Propiedades mecánicas

Dado que la mayoría de las aplicaciones estarán bajo algún grado de carga mecánica, es importante comprender los cambios que ocurren en los materiales bajo la influencia de la carga. Los ingenieros de diseño a menudo cambian la capacidad de carga o la deformación de un componente bajo carga variando el grosor de la sección transversal. La resistencia a la tracción se puede medir mediante el proceso de fijar un extremo de un espécimen y cargarlo a una velocidad específica en el otro extremo hasta que el espécimen salga o se rompe.

La alargamiento es una medida de cuánto se puede estirar un espécimen antes de que salga o se rompa. Una alta alargamiento indica que el material es duro y dúctil. Una baja alargamiento generalmente indica un material rígido y frágil. Los materiales reforzados con fibra de vidrio generalmente exhiben un bajo alargamiento debido a la adición de fibras de vidrio, por lo que los valores de alargamiento bajos no siempre indican la fragilidad. El módulo de flexión se puede medir cargando la mitad de una muestra soportada por dos puntos. Este módulo se define como la pendiente de la curva de tensión/deformación y es un indicador útil de rigidez o dureza.

Al hacer comparaciones de materiales, cuanto mayor sea la resistencia a la tracción de un material, menor será el espesor de sección requerido si se cumplen los mismos requisitos de capacidad de carga de carga. Del mismo modo, cuanto mayor sea el módulo de flexión de un material, menor es el espesor de sección requerido para la misma deformación. Para algunas aplicaciones, la sección transversal puede ya ser el grosor más pequeño posible dadas las prácticas del proceso de moldeo por inyección, y la resistencia relativa puede no ser una consideración. La resistencia al impacto se puede definir ampliamente como la capacidad de un material para resistir la rotura cuando lo golpeó un objeto o se cae sobre una superficie dura. El impacto IZOD es el método de prueba más común para evaluar esta propiedad de un material, y se puede realizar utilizando tiras con muescas o no anotadas.

Los resultados de la prueba de impacto IZOD no anotada dan una buena indicación de la resistencia de impacto real del material. Un resultado de NB indica que la muestra no se rompió bajo las condiciones experimentales. La prueba de impacto Izod con muescas se usa para detectar la tendencia de un material a agrietarse cuando la superficie está rayada o muesca. Un material con un valor IZOD alto no mordido y un valor IZOD bajo con muescas indica un material resistente con alta sensibilidad de muesca. Al considerar el uso de este tipo de material, es importante permitir el radio más grande posible en todas las esquinas.

Propiedades electricas

La mayoría de los plásticos son buenos aisladores eléctricos. Las propiedades eléctricas enumeradas aquí (resistencia dieléctrica, resistividad del volumen y resistividad de la superficie) proporcionan información básica sobre la capacidad de un material para actuar como un aislante eléctrico. Los grados de materiales que contienen grandes cantidades de fibra de carbono o polvo de carbono generalmente no son adecuados para este tipo de aplicación. Al diseñar una pieza de plástico cuya función principal es el aislamiento eléctrico, se deben considerar otras propiedades eléctricas antes de que finalmente se seleccione un material.

Propiedades generales

La reducción de peso es el principal impulsor para muchas aplicaciones donde se utilizan plásticos en lugar de metales. La gravedad específica, la densidad de la resina dividida por la densidad del agua, puede usarse para estimar el peso de una parte. El material con la gravedad específica más baja producirá la parte más ligera. La gravedad específica también afecta el costo del material de una parte. Sobre una unidad por unidad de peso, se pueden construir más piezas a partir de un material con una gravedad específica más baja que a partir de un material con una gravedad específica más alta.

La absorción de agua se puede medir pesando una parte antes y después de 24 horas de exposición al agua. La absorción de agua puede causar cambios en las dimensiones y propiedades de un material, y diferentes materiales se ven afectados de diferentes maneras. Si bien la baja absorción de agua es generalmente deseable, se debe prestar especial atención al efecto de la absorción de agua en las propiedades del material, en lugar de solo considerar la cantidad absoluta de agua dibujada.

Compatibilidad química

La exposición a entornos químicos afecta el rendimiento de trabajo de los materiales, y para cada aplicación específica, se prueba la compatibilidad del material con los productos químicos en el entorno de la aplicación a la que pertenece. Los grados de compatibilidad química se enumeran en este manual con la esperanza de establecer una idea de qué tipos de productos químicos son compatibles con qué tipos de materiales y con qué tipos de materiales pueden ser incompatibles. Estos grados se asignan en función de la exposición prolongada, y algunos materiales definidos como calificaciones más bajas pueden ser adecuados para aplicaciones con tiempos de exposición más cortos. Algunas combinaciones químicas/materiales que se clasifican como superiores también pueden no ser adecuadas para un reactivo particular, temperatura, nivel de estrés y combinación de material.

Procesamiento y fabricación

Las propiedades enumeradas aquí ilustran el rango de temperaturas de procesamiento requeridas para cada tipo de material. Los datos de temperatura de fusión y moho pueden ayudar en la selección de equipos de procesamiento. Los valores de contracción de moldeo enumerados se obtuvieron por

Métodos de prueba estándar y puede no ser relevante para algunas partes específicas. Sin embargo, este valor es valioso en las comparaciones de materiales para ayudar a determinar si un molde utilizado para moldear un material puede usarse para moldear otro material y hacer parte del mismo tamaño.

Las tasas de flujo de fusión se utilizan para caracterizar nuestros plásticos amorfos, y estos valores reflejan cuán fácilmente fluye el material. Al comparar las tasas de flujo de fusión de los plásticos amorfos ofrecidos por otros fabricantes, es importante determinar si las temperaturas y las cargas utilizadas en sus pruebas son consistentes con las utilizadas por nosotros. Hemos enumerado el procesamiento típico de cada tipo de producto dentro de cada línea de productos. La mayoría de nuestros productos se procesan mediante molduras de inyección, pero algunos grados de lámina, perfiles y otras formas pueden procesarse por extrusión. Las hojas extruidas pueden ser termoformadas. La producción de recubrimientos y películas se puede hacer mediante métodos de procesamiento de soluciones.