Materiales para altas temperaturas

En cuanto a la temperatura de uso, cada polímero tiene su propio margen de aplicabilidad segura. Mientras que las bajas temperaturas no suelen ser un problema, las temperaturas superiores a 90 °C ya son críticas para materiales como el PP o el POM. Podemos decir que para los polímeros técnicos de uso común (por ejemplo, PA66 o PBT), los 150 °C representan un umbral crítico por encima del cual la exposición continua debe evaluarse con precaución.

La exposición a altas temperaturas debe examinarse cuidadosamente, determinando si se trata de una condición continua o de un pico esporádico, si también hay humedad ambiental u otros ataques químicos, etc. Basándose en estas evaluaciones, se elegirán el polímero base, el refuerzo y las estabilizaciones. Nota: ninguna modificación del polímero puede alterar sus propiedades térmicas fundamentales, como la temperatura de fusión o de transición vítrea.

En el caso de un polímero amorfo (PS, PC, ABS, PSU, PES, PPSU, etc.), es importante que la temperatura máxima de uso esté al menos 20-30 °C por debajo de la temperatura de transición vítrea. Para un semicristalino moldeado correctamente, especialmente cuando se utiliza en un compuesto reforzado, es más complejo establecer un límite: es mejor consultar los valores del índice de temperatura y hablar con los técnicos.

En el caso de un polímero amorfo (PS, PC, ABS, PSU, PES, PPSU, etc.), es importante que la temperatura máxima de uso esté al menos 20-30 °C por debajo de la temperatura de transición vítrea. Para un semicristalino moldeado correctamente, especialmente cuando se utiliza en un compuesto reforzado, es más complejo establecer un límite: es mejor consultar los valores del índice de temperatura y hablar con los técnicos.

Superar la temperatura de transición vítrea provoca el ablandamiento de la parte amorfa siempre presente en los polímeros, incluso en los semicristalinos. La exposición continua a altas temperaturas puede acelerar los fenómenos degradativos promovidos por el oxígeno del aire (termooxidación) o el agua (hidrólisis). ¿Los resultados más evidentes? Cambios de color, estética superficial deficiente, fragilización, pérdida o alteración de otras propiedades técnicas.

La temperatura de deflexión térmica (HDT) o el punto de ablandamiento Vicat son pruebas técnicas que proporcionan una indicación aproximada de los efectos de la temperatura en los polímeros. Sin embargo, pueden perder importancia en el caso de pruebas realizadas en fórmulas más complejas. Para un diseño más cuidadoso, es esencial disponer de información más completa, por ejemplo, curvas de tensión-deformación a temperatura o índices de temperatura.

Para describir la capacidad de un material plástico de soportar los efectos de la temperatura a lo largo del tiempo, se han desarrollado varios sistemas de evaluación, como los descritos por la norma IEC60216 o la norma UL746B. Se trata de índices de temperatura estimados mediante complejos procesos de acondicionamiento y utilizados, por ejemplo, en el cálculo de la esperanza de vida de aplicaciones en los sectores eléctrico y electrónico. Para más detalles, póngase en contacto con nuestros técnicos.

La capacidad de soportar la temperatura es uno de los principales parámetros utilizados para determinar los usos potenciales de los polímeros. Los materiales plásticos se encarecen a medida que aumenta su resistencia al calor, pero la progresión no es lineal, e incluso un rendimiento ligeramente superior puede suponer un aumento considerable del coste. Por este motivo, es importante no sobreestimar la exposición real del material a la temperatura, ni continua ni de pico.

Mediante estabilizaciones adecuadas, es posible prevenir y retrasar algunos de los efectos degradativos en las macromoléculas del polímero que el calor promueve y acelera. Sin embargo, no es posible desplazar las temperaturas características del polímero ligadas a su naturaleza físico-química, concretamente la temperatura de transición vítrea y la temperatura de fusión.

Existen varios polímeros amorfos diseñados para su uso a temperaturas superiores a 150 °C: la cartera de productos de LATI ofrece PSU, PES y PPSU. Se trata de materiales extremadamente fiables, siempre transparentes, con buena resistencia mecánica y química. Sin embargo, son materiales muy viscosos en estado fundido, transparentes pero con tonos ámbar variables, que requieren cierto cuidado en la fase de diseño de los productos y en el moldeo.

Las poliamidas aromáticas (PPA) y el sulfuro de polifenileno (PPS) son polímeros semicristalinos diseñados generalmente para su uso a temperaturas superiores a 150 °C. Existen muchos tipos de PPA y algunos tipos de PPS, pero todos tienen en común una excelente resistencia química y térmica. Las PPA son mecánicamente muy resistentes y coloreables; el PPS es menos resiliente, más estable dimensionalmente, de color marrón natural y con menor resistencia al seguimiento en comparación con la PPA.

Los materiales sofisticados y costosos como PPA, PPS, PPSU y PEEK requieren un respeto absoluto por las temperaturas especificadas para el molde y el fundido. Es esencial una termostatización perfecta de los moldes, que deben calentarse según se especifica en las respectivas fichas técnicas mediante agua a presión, aceite diatérmico o resistencias eléctricas donde se sugiera. También es muy importante respetar el tiempo de ciclo, especialmente para los materiales semicristalinos, y un tiempo de enfriamiento adecuado antes de la extracción.