Las propiedades de procesado y moldeado de los materiales basados en nailon dependen en gran medida de las adiciones de refuerzo de nailon. La viscosidad, las características térmicas, el comportamiento del flujo de fusión y la procesabilidad general del material pueden verse afectados por estas adiciones. El objetivo de este artículo es presentar un examen exhaustivo de cómo los aditivos de refuerzo de nailon afectan a las propiedades de moldeo y procesado de los materiales fabricados con nailon. Se repasarán los muchos tipos de aditivos que se utilizan, cómo afectan a la moldeabilidad y al procesamiento de la masa fundida, y cómo tener en cuenta las aplicaciones particulares.
Tipos de aditivos para el refuerzo de nailon
Para mejorar las propiedades de procesado y moldeado de los materiales a base de nailon, pueden utilizarse diversos aditivos de refuerzo.
a. Rellenos: Los polímeros de nailon se refuerzan frecuentemente con cargas como fibras de carbono, fibras de vidrio o cargas minerales (talco, mica, etc.). Estos aditivos proporcionan al material más resistencia, rigidez y estabilidad dimensional, pero también pueden cambiar la viscosidad del material fundido y la forma en que fluye durante el procesamiento.
b. Lubricantes: Para facilitar el flujo del nylon fundido y disminuir la fricción entre el polímero y la maquinaria de procesado, se añaden lubricantes. Algunos ejemplos son los estearatos metálicos y las amidas de ácidos grasos. El flujo de la masa fundida, el llenado del molde y la procesabilidad general de los materiales basados en nailon pueden mejorarse con estas adiciones.
c. Modificadores de impacto: Para mejorar la dureza y la resistencia al impacto del nailon, se aplican modificadores de impacto, como elastómeros o agentes endurecedores. Estos aditivos pueden influir en la moldeabilidad del material, la viscosidad de fusión y las características de flujo.
d. Auxiliares tecnológicos: Para que los polímeros a base de nailon sean más moldeables y procesables, se utilizan coadyuvantes tecnológicos como potenciadores de flujo o agentes nucleantes. Estas adiciones tienen la capacidad de mejorar el flujo de la masa fundida, disminuir la viscosidad de la misma y favorecer una cristalización rápida y uniforme al enfriarse.
Impactos en el proceso de fusión
Los aditivos para el refuerzo del nailon pueden tener un gran impacto en el proceso de fusión de los materiales a base de nailon:
a. La viscosidad de fusión del nailon puede modificarse añadiendo productos químicos de refuerzo, que cambiarán la forma en que fluye el material cuando se procesa. Por ejemplo, las cargas suelen aumentar la viscosidad, elevando el punto de fusión y alargando la duración del ciclo de inyección o extrusión. A la inversa, la viscosidad puede reducirse con lubricantes o coadyuvantes tecnológicos, lo que mejora el flujo de la masa fundida y acelera el proceso.
b. Comportamiento de la fluidez: La forma en que fluye el nylon fundido puede alterarse añadiendo productos químicos de refuerzo. Los rellenos pueden aumentar el comportamiento de adelgazamiento por cizallamiento del material, necesitando mayores presiones de inyección para un llenado efectivo del molde, especialmente aquellos con relaciones de aspecto elevadas (como las fibras). Por otro lado, los lubricantes o potenciadores de flujo pueden mejorar la fluidez del material y la capacidad de llenado del molde, reduciendo la posibilidad de que se produzcan defectos relacionados con el flujo, como marcas de flujo o disparos cortos.
c. Temperatura de fusión: El punto de fusión de los materiales basados en nailon puede verse afectado por determinadas adiciones de refuerzo. Los rellenos de alta conductividad térmica, por ejemplo, pueden mejorar la disipación del calor durante la fabricación, lo que conduce a temperaturas de fusión más bajas y periodos de enfriamiento más rápidos. Esta característica puede facilitar la obtención de tiempos de ciclo más rápidos y el aumento de la producción.
Moldeabilidad resultante
Además, los aditivos de refuerzo del nailon influyen en la moldeabilidad de los materiales a base de nailon:
a. Llenado de moldes: Las características reológicas y el comportamiento de flujo del nylon fundido se ven afectados por la presencia de aditivos de refuerzo, lo que a su vez afecta al proceso de llenado del molde. Para garantizar un llenado completo y uniforme del molde y eliminar los defectos relacionados con el flujo, como el llenado incompleto, las líneas de soldadura o las trampas de aire, es imperativo que los aditivos se seleccionen e incluyan correctamente.
b. Desmoldeo: El desmoldeo de materiales a base de nailon de la superficie del molde puede mejorarse mediante el uso de ciertos aditivos de refuerzo, como lubricantes o agentes desmoldeantes. Al reducir la fricción entre el material y el molde, estos aditivos ayudan al desmoldeo y protegen las piezas moldeadas de defectos o daños superficiales.
c. Contracción y deformación: El comportamiento de los materiales a base de nailon durante el enfriamiento y la solidificación puede verse influido por la adición de aditivos de refuerzo. Por ejemplo, al reducir la expansión térmica del polímero, las cargas pueden minimizar la contracción total y mejorar la estabilidad dimensional. Sin embargo, la contracción anisotrópica también puede deberse a la orientación de las cargas o fibras del material, lo que puede causar alabeo o distorsión.
Tener en cuenta para aplicaciones particulares
Los criterios específicos para las calidades de procesado y moldeado pueden variar según las aplicaciones. Por ejemplo:
a. Moldeo por inyección: Este método se utiliza con frecuencia para fabricar materiales a base de nailon. Para garantizar procesos de moldeo por inyección eficaces y satisfactorios, deben tenerse en cuenta variables como la viscosidad de la masa fundida, el comportamiento de flujo, la capacidad de llenado del molde y las características de desmoldeo al elegir e incorporar aditivos de refuerzo.
b. Extrusión: Los métodos de extrusión también pueden utilizarse para procesar productos a base de nailon. Para obtener un extruido suave y consistente, en las aplicaciones de extrusión se suelen favorecer los aditivos que mejoran el flujo de la masa fundida, reducen la viscosidad de la masa fundida y aumentan la estabilidad térmica.
c. Moldeo por soplado: La formación adecuada de parisontes, el espesor uniforme de las paredes y la resistencia a la deformación durante los procesos de moldeo por soplado se garantizan mediante la selección de aditivos de refuerzo en aplicaciones de moldeo por soplado, como depósitos o contenedores de combustible para vehículos.
Las propiedades de procesado y moldeado de los materiales basados en nailon se ven muy afectadas por el uso de aditivos de refuerzo de nailon. Rellenos, lubricantes, modificadores de impacto y coadyuvantes de procesado son ejemplos de aditivos aceptables que pueden elegirse y utilizarse cuidadosamente para ajustar con éxito el comportamiento del procesado por fusión, la moldeabilidad y la procesabilidad general del nailon. Para maximizar las condiciones de procesado y producir componentes moldeados de alta calidad, es esencial comprender cómo afectan los aditivos de refuerzo a la viscosidad de la masa fundida, el comportamiento de flujo, el llenado de moldes, el desmoldeo, la contracción y el alabeo. La elección y adición de aditivos de refuerzo se rige además por consideraciones para aplicaciones concretas, como el moldeo por inyección, extrusión o soplado, con el fin de satisfacer las necesidades particulares de cada aplicación. Los fabricantes pueden aumentar la procesabilidad y moldeabilidad de los materiales a base de nailon utilizando las ventajas de los aditivos de refuerzo del nailon. Esto puede traducirse en un mayor rendimiento, una disminución de los defectos y un aumento de la productividad en toda una serie de sectores, como los bienes de consumo, la automoción, la electrónica y las aplicaciones de ingeniería.
