Plásticos de Ingeniería: Definición, Propiedades y Tipos

En gran medida, la fabricación de plásticos sigue siendo el aspecto más fundamental de las industrias del plástico. Implica el uso de diversos métodos para diseñar y fabricar productos plásticos a partir de diferentes materiales plásticos que cumplan con las especificaciones de los usuarios finales.

Sin embargo, algunos plásticos categorizados como plásticos de ingeniería comprenden grados de plástico distintos de los materiales plásticos convencionales. Por lo tanto, esta guía analiza los tipos, propiedades y aplicaciones de los plásticos de ingeniería. Vayamos directo al grano.

¿Qué son los Plásticos de Ingeniería?

Los plásticos de ingeniería, también llamados polímeros termoplásticos, son un grupo de resinas sintéticas que ofrecen capacidades de alto rendimiento y características plásticas mejoradas en comparación con otros materiales plásticos estándar.

Más específicamente, los plásticos de ingeniería poseen un amplio espectro de propiedades (especialmente mecánicas y/o térmicas), lo que les permite rendir mucho mejor en aplicaciones estructurales que los plásticos de consumo comúnmente utilizados. Además, mantienen la estabilidad en un amplio rango de temperaturas y resisten un estrés mecánico sustancial y los cambios químicos o físicos en el entorno.

Los plásticos de ingeniería también se hacen especialmente accesibles a los fabricantes de piezas en su forma cruda para someterse a la ingeniería del plástico hacia los productos finales deseados.

Plásticos de Ingeniería vs Plásticos de Consumo: ¿Cuál es la Diferencia?

Los plásticos de consumo incluyen grados de plástico utilizados en aplicaciones de alto volumen donde el rendimiento técnico no es esencial, por ejemplo, artículos domésticos habituales. Los plásticos de consumo incluyen Polipropileno, Polietileno, Cloruro de Polivinilo, Poliuretano, Poliestireno, etc. Aunque los plásticos de consumo no son tan sofisticados como los plásticos de ingeniería, todavía están ampliamente disponibles y se utilizan. Se usan para embalaje, contenedores, ropa, desechables, etc.

El avance tecnológico y la investigación continua de materiales plásticos mejorados condujo a los plásticos de ingeniería como el Policarbonato, la Poliamida, el Óxido de Polifenileno, etc. En muchos casos, estos materiales plásticos reemplazan progresivamente a los materiales de ingeniería tradicionales como los metales y las cerámicas para propósitos específicos debido a su alto rendimiento y resistencia combinada. Además, a diferencia de los plásticos de consumo, los plásticos de ingeniería típicos ofrecen las siguientes ventajas:

• Estabilidad térmica hasta temperaturas entre 120 y 150°C.
• Excelente maquinabilidad y moldeabilidad en diversas formas.
• Ligereza, mayor resistencia y mínima fricción.
• Buena resistencia química, resiliencia, rigidez, durabilidad y propiedades eléctricas.

Por estas razones, los plásticos de ingeniería se aplican específicamente en la fabricación de piezas mecánicas en varias industrias como la automotriz, médica, eléctrica y electrónica, aeroespacial, construcción, productos de consumo, etc. Sin embargo, en contraste con los plásticos de consumo, los materiales plásticos de ingeniería son más caros, lo que justifica su uso para productos más pequeños o aplicaciones de bajo volumen.

Propiedades de los Plásticos de Ingeniería

Durante mucho tiempo, muchos grados de plástico han abarcado varias industrias. Hoy en día, hay más de 50 categorías diferentes de materiales plásticos, y cada material plástico a menudo se limita a propósitos específicos debido a propiedades intrínsecas y algunas consideraciones de diseño. En consecuencia, no todos los grados de plástico son adecuados para aplicaciones de ingeniería y técnicas. No obstante, a continuación se presentan algunas propiedades generales de los plásticos de ingeniería:

• Buenas propiedades mecánicas (resistencia a la abrasión, resistencia al impacto)
• Propiedades ópticas (translúcido y transparente)
• Resistencia química
• Estabilidad dimensional
• Baja inflamabilidad
• Resistencia térmica (temperatura de funcionamiento mínima y máxima)
• Repelente al agua
• Propiedades de deslizamiento
• Propiedades eléctricas

Una Breve Descripción General de la Ingeniería del Plástico

La ingeniería del plástico es un campo que se centra en la producción de piezas de plástico a partir de materiales plásticos adecuados. Implica diversos procesos como los siguientes:

• Adquisición de materiales plásticos adecuados para los proyectos
• Diseño de productos plásticos basado en especificaciones
• Fabricación de piezas de plástico
• Pruebas de rendimiento de los productos plásticos fabricados

Sobre todo, los ingenieros de plásticos deben abordar y cuantificar las propiedades críticas de los materiales plásticos crudos para cumplir con los requisitos de aplicaciones específicas mientras mantienen los costos operativos al mínimo. Así, las características inherentes de los materiales plásticos plantean ciertos desafíos a los ingenieros de plásticos durante los procesos de fabricación.

Los servicios de mecanizado CNC de plástico proporcionan soluciones directas para mecanizar componentes plásticos precisos y funcionales a partir de plásticos de ingeniería. Esta tecnología automatizada se aplica en la fabricación de productos de plástico de ingeniería, ya que son más precisos, eficientes y compatibles con una amplia gama de materiales plásticos de ingeniería.

Tipos Comunes de Plásticos de Ingeniería

Los plásticos de ingeniería abarcan una amplia gama. Como tal, elegir el material adecuado para su proyecto de mecanizado se vuelve complicado a veces. Además, las propiedades de los diversos tipos de plásticos de ingeniería determinan su respectivo uso para procesos y aplicaciones de mecanizado específicos. No obstante, puede aprovechar las opciones de prototipado de plástico para tomar decisiones más óptimas. Estos son algunos de los tipos más comunes de plásticos de ingeniería.

1. Policarbonatos (PC)

Los plásticos PC incluyen grupos carbonato en su composición química. Este tipo de plástico de ingeniería comprende polímeros termoplásticos que combinan tenacidad, rigidez, durabilidad y resistencia al impacto. Son fáciles de mecanizar o moldear a las formas deseadas. Además, los policarbonatos ofrecen buenas propiedades térmicas, eléctricas y de resistencia a la intemperie, a diferencia de los plásticos estándar. Algunos grados de plástico PC también son ópticamente transparentes. Así, esta propiedad combinada lo hace adecuado para fabricar cascos de motocicleta, parachoques y discos ópticos.

2. Acrilonitrilo Butadieno Estireno (ABS)

Como su nombre sugiere, el ABS es un copolímero formado por la polimerización de acrilonitrilo y estireno en presencia del aditivo polibutadieno. El ABS ofrece un alto rendimiento debido a sus propiedades como la resistencia al calor, la retardancia a la llama, la resistencia química, el aislamiento eléctrico, la fácil coloración, la superficie impermeable, la resistencia al impacto, etc. Además, el contenido relativo de los monómeros que forman el ABS puede modificarse para mejorar aún más las propiedades de aislamiento y resistencia al calor. Estas características, junto con el bajo costo de producción, lo hacen muy adecuado para el mecanizado CNC y la impresión 3D. Los expertos a menudo aplican el ABS para molduras de salpicaderos, tapacubos y parachoques de automóviles.

3. Polimetilmetacrilato (PMMA)

Los plásticos PMMA, conocidos cariñosamente como acrílico, son otro plástico de ingeniería común utilizado por sus capacidades mejoradas, especialmente en la industria de la construcción. Tiene alta resistencia superficial, rendimiento a la temperatura, resistencia química, transparencia óptica y una apariencia atractiva.

Además, el PMMA también tiene una excelente resistencia al desgaste y es ligero, lo que se compara bien con el aluminio. Para coronar todo esto, puede someterse a un procesamiento adecuado mediante moldeo o mecanizado hacia piezas de plástico específicas como luces traseras y escudos protectores.

4. Óxido de Polifenileno (PPO)

La lista de tipos comunes de plásticos de ingeniería queda incompleta sin el PPO. Este grado termoplástico cristalino proporciona alta rigidez y dureza, resistencia al impacto, resistencia al desgaste, buena estabilidad dimensional y propiedades eléctricas. Por no mencionar, el PPO modificado también ofrece una excepcional resistencia a la distorsión por calor por encima de 100oC hasta 195oC. Como resultado, la mayoría de los fabricantes aplican este material plástico de ingeniería para piezas de automóviles, componentes eléctricos e instrumentos que requieren alta resistencia al calor y estabilidad.

5. Polioximetileno (POM)

Este termoplástico de ingeniería ofrece alta resistencia al desgaste, rigidez y dureza. De manera similar, el plástico POM se procesa fácilmente en diversas piezas de alto rendimiento. Por lo tanto, el POM se utiliza principalmente para ruedas dentadas, sujetadores, piezas de automóviles, rodamientos de bolas y productos con funciones de esqueleto.

Aplicaciones de los Productos de Ingeniería del Plástico

Desde un punto de vista, los productos o piezas de plástico de ingeniería se clasifican en diferentes categorías según las especificaciones y requisitos de su aplicación. Estas son algunas de las aplicaciones de los productos de ingeniería del plástico:

1. Unidades Plásticas Mecánicas

Los ejemplos incluyen levas, acoplamientos y engranajes. La alta resistencia al impacto y a la tracción y la buena estabilidad durante un largo período a altas temperaturas son propiedades importantes de estas piezas de plástico.

2. Componentes Plásticos Resistentes a Químicos y al Calor

Los ejemplos incluyen tapas y asientos de válvulas, rieles de combustible, carcasas de bombas de agua, etc. Estos productos de plástico de ingeniería requieren una resistencia excepcional a entornos de corrosión y altas temperaturas.

3. Piezas Plásticas Eléctricas

Estas piezas requieren una excelente resistencia eléctrica, resistencia a la tracción y estabilidad. Los ejemplos incluyen conectores y relés.

4. Componentes de Baja Fricción

El requisito más vital al aplicar estas piezas es un bajo coeficiente de fricción. Los ejemplos incluyen superficies resistentes al desgaste, rodamientos, guías y deslizadores.

Conclusión

Los plásticos de ingeniería son grados de plásticos de alto rendimiento utilizados para fabricar piezas de plástico que requieren funciones mucho más técnicas o mejoradas. Además, estos grados de plástico se han convertido en el material de elección para reemplazar los materiales de ingeniería tradicionales como los metales y las cerámicas. Y esto se debe a sus excelentes características mecánicas y químicas, resistencia, estabilidad y propiedades eléctricas y ópticas, entre otras. Como resultado, sigue siendo de interés en muchas industrias para diversas aplicaciones.

Preguntas Frecuentes

¿Cuál es la diferencia entre los plásticos de ingeniería y los plásticos especiales?

Los plásticos de ingeniería son muy adecuados para aplicaciones exigentes. Se aplican principalmente a piezas que requieren alto rendimiento y capacidades. Por otro lado,  los plásticos especiales son adecuados para propósitos definidos.

¿Es el poliuretano un plástico de ingeniería?

De forma concisa, los poliuretanos no son plásticos de ingeniería. Esto se debe a que el poliuretano carece de las propiedades requeridas para rendir bajo condiciones vigorosas o técnicas.

¿Cuál es mejor, LDPE o HDPE?

Esto depende principalmente del uso. El polietileno de baja densidad es blando, flexible y ligero, pero es apto para aplicaciones donde no se requiere rigidez, resistencia al calor y resistencia al impacto. Como tal, el LDPE sigue siendo ampliamente utilizado para bolsas de plástico, botellas y tubos.

Por otro lado, el polietileno de alta densidad es más tenaz, más duro y proporciona una mayor resistencia al impacto y buena resistencia al calor, los químicos y la humedad. Así, el HDPE se clasifica como material plástico de ingeniería, y se aplican en la fabricación de piezas de automóviles y sistemas de tuberías.