¿Qué es un material tecnopolímero y como se utiliza con la energía solar?

El material tecnopolímero es un tipo de material compuesto, fabricado a partir de la fusión y sucesivo endurecimiento mediante solidificación en un molde, habitualmente reforzado con fibra de vidrio, que se utiliza en infinidad de aplicaciones industriales. Sus principales características son la resistencia a la corrosión, ligereza, exento de mantenimiento, bajo factor de fricción y precio competitivo.

Un tipo de material que se emplea de manera muy extensa en diversos campos de la industria, además, cuenta con una serie de términos y características extensas a su alrededor, por lo que te invito a tomar nota de toda la información que está cargada de contenido.

Tecnopolímeros

En un principio, el término de tecnopolímero hace referencia al material polimérico orgánicos, el cual gracias a su nivel mecánico y térmico alto, Fomenta su utilización en vez de los materiales metálicos, sobre todo en aplicaciones estructurales.

En el último tiempo, este mismo término también se ha empleado de una manera generalizada para una cantidad mayor de materiales poliméricos de rendimiento elevado, ya sean termoplásticos o termoestables, así como para producir una diferenciación por parte de los materiales plásticos de tipo ordinario.

En otros escenarios, las diferentes sustancias con la clasificación de “tecnopolímeros” normalmente se hallan denominados como “polímeros de ingeniería”, “superpolímeros” o en su defecto “polímeros de alto rendimiento”.

Asimismo para limitar el alcance de estos tipos de materiales ante el abuso que se realiza únicamente con un objetivo comercial, un tecnopolímero se puede definir como un tipo de material cuya naturaleza es polimérica orgánica.

Está, presenta un alto rendimiento en el supuesto caso de ser aplicado individualmente, lo que le hace insustituible o un candidato posible para reemplazar aquellos materiales más nobles, extendiendo la definición original en principio, la cual, en cambio sólo hacía una proporción con respecto a los materiales metálicos.

En ese sentido, la superposición que existe con la clase de los materiales compuestos con matriz plástica, es algo que en ciertos casos es inevitable.

Plásticos de ingeniería

Con respecto a los plásticos de utilización más generalizada y especial, la terminación de polímeros o de plásticos de ingeniería, es aplicada en aquellos materiales cuyo precio es mayor, normalmente asociado a un volumen relativamente bajo de producción, esto debido a que si equilibrio de propiedades es excelente, lo que les concede la capacidad de competir con otros materiales de manera exitosa.

Materiales como los metales o cerámica, en aquellas aplicaciones de ingeniería, son una clase de material rígido, fuerte y resistentes ante la abrasión, además de su capacidad de resistir el ataque de la intemperie y los distintos rangos que presenta la temperatura, al igual que los productos químicos y demás condiciones hostiles.

Las propiedades que más destacan del plástico de ingeniería tienen su origen en su naturaleza cristalina y sus fuerzas intermoleculares. La gran mayoría de estos cuentan con puntos de fusión de gran altura, lo que les garantiza la buena retención de propiedades físicas a temperaturas elevadas, así como de buena tenacidad a temperaturas fuertes.

Además, puntos altos de fusión requeridos se pueden adquirir de diferentes maneras. Estos añaden el cambio de un grado alto de cristalinidad con una serie de cadenas rígidas de polímeros, o hallar características estructurales que suplanten la cristalinidad al brindar rigidez a toda la estructura del material.

Esto es algo que puede realizar de dos formas: retícula do y usando estructuras compuestas con algún tipo de material muy rígido, como lo son las fibras de vidrio.

Estas fibras de vidrio se emplean generalmente para el refuerzo de plásticos vítreos como lo son los materiales copolímeros de poliéster-estireno, así como los polímeros reticulados que no son cristalizables, entre otros.

Desarrollo y comercialización

El impulso que existe al día de hoy para el desarrollo y comercialización de materiales tecnopolímeros nuevos, tiene su origen en la combinación de dos tipos de realidades distintas.

¿De qué realidades estamos hablando?

Por una parte tenemos la existencia de una creciente demanda con materiales nuevos por parte de la industria automotriz, o en general, de aquellos componentes mecánicos y eléctricos, mientras que en un principio los tecnopolímeros eran utilizados casi de manera exclusiva por el sector aeroespacial y aeronáutico.

Por otra parte, se han conseguido avances considerables en las diferentes tecnologías de transformación de los plásticos en aquellos campos principales, empezando por la deposición de películas llegando incluso al desmoldeo y moldeo.

Un claro ejemplo de ello es el moldeo por la inyección de componentes para bombas, automóviles, electrodomésticos y equipos eléctricos y telefónicos. Sus capacidades para desenvolver procesos con mayor control y de mayor impulso, es algo que nos ha dado la posibilidad de sacar un máximo provecho al potencial que presentan estos últimos materiales termoplásticos, al mismo tiempo que su diseño es especialmente enfocado para el moldeo por inyección.

Asimismo, el desarrollo en conjunto de materias primas y tecnologías para el moldeo es algo que resulta en un buen retorno económico, tomando en cuenta que los elementos generados de esta forma sustituyen de manera directa a las partes metálicas, disminuyendo considerablemente los costos y tiempos en la producción.

En lo que respecta al beneficio económico tiene mucha importancia en aplicaciones industriales con productividad media-alta, puesto que sus procesos de termoformado y moldeo son inigualables.

Debido a que estos procesos son aplicados únicamente en polímeros termoplásticos, se concluye que su desarrollo más sólido en el campo de los tecnopolímeros se generó precisamente en este tipo de materiales.

Polímeros termoplásticos sintéticos

En un principio, los polímeros sintéticos están divididos en tres diferentes categorías:

  • Productos básicos (Commodity).
  • Ingeniería (Engineering).
  • Especialidad (Specialty).

A su vez, los cinco grupos poliméricos con volumen considerable que forman parte de las resinas Commodity son las siguientes:

  • Polietilenos (PE).
  • Polipropilenos (PP).
  • Estirénicos (PS).
  • Acrílicos (PMMA).
  • Vinilos (PVC).

En ese sentido, su participación en la mercadería mundial se mantiene estable relativamente, y es que representa aproximadamente un 79% de todos los materiales plásticos.

Por el lado de Engineering, los cinco grupos poliméricos son:

  • Poliamidas (PA).
  • Poliésteres termoplásticos (PEST).
  • Policarbonatos (PC).
  • Polioximetilenos (POM).
  • Éteres de polifenileno (PPE).

En este caso, representan un aproximado del 11% en el volumen y un 34% en el valor total del consumo de materiales plásticos.

Otros polímeros

En lo que respecta a los demás materiales termoplásticos a mencionar en el ámbito de los tecnopolímeros van seguir siendo PBT (este es el caso es el tereftalato de polibutileno), el PPE (significa éter de polifenilo), el PA (poliamida), el POM (acetal) y demás materiales.

Es más, si la distancia y su difusión hablando en términos de rendimiento que presentan estos superpolímeros, es en la actualidad que están como para ser relegados al límite que existe en el ámbito de los polímeros de gran rendimiento.

Asimismo, las últimas menciones al respecto de los tecnopolímeros hacen referencia sobre las familias de poliimidas y polímeros fluorados.

En el caso de los polímeros fluorados, aparte del PTFE que cuenta con la mejor estabilidad térmica de los diferentes tecnopolímeros, resalta el fluoruro de polivinilideno el cual es de gran interés actualmente.

El PVDF en cambio rebasa a todos los integrantes de su familia gracias a su resistencia ante la radiación de energía elevada.

A su vez, otros elementos valiosos pueden ser los copolímeros fluorados, como lo son el copolímero de etileno-clorotrifluoroetileno ECTFE, el cual es uno de los diferentes polímeros que disponen de flúor con una mayor resistencia y módulo elástico, al mismo tiempo que cuenta con un valor de resistencia considerable.

Pero hablando de los diferentes polímeros de una manera más concreta, destacamos los siguientes:

Polipropileno (PP)

Este cuenta con un parecido al PE, con la diferencia de que tiene un poco más de dureza y rigidez que el HDPE. Asimismo, es cristalino y puede fundirse ≈ 165°C. En lo que respecta a su resistencia, el impacto ante el frío es muy pobre, en ese sentido, el PP se modifica a menudo con una cantidad determinada de caucho, el cual se incorpora principalmente como un copolímero.

Su aplicaciones principales destacan las películas de embalaje, tubos, fibras, cajas y piezas de automóviles. Por otra parte, una característica especial es su capacidad para la formación de bisagras integrales a base de una limitada resistencia ante la flexión continua.

Cloruro de polivinilo (PVC)

El PVC es un polímero amorfo y duro que se ablanda aproximadamente a los 85°C. En PVC incluso, a veces se añaden gomas para optimizar su resistencia ante el impacto.

En lo que respecta a sus diferentes aplicaciones resaltan las tuberías, paneles frontales de los edificios, canalones, botellas o baldosas. Asimismo, se consigue un material con mucha más suavidad y flexibilidad cuando se mezcla con plastificantes.

Poliestireno (PS)

Este es un polímero amorfo que es muy frágil al mismo tiempo que duro ante una temperatura de reblandecimiento aproximadamente en los 90°C. Asimismo, la optimización de resistencia ante el impacto se logra con su mezcla con el caucho, lo que es ante la búsqueda de la rigidez.

De igual manera, el PS sin modificar es aplicado sobre todo como espuma para el embalaje y el aislamiento térmico. A su vez, el PS de gran impacto se utiliza para las tazas, y demás artículos del hogar.

Estireno-acrilonitrilo (SAN)

Con mayor rigidez que el PS, este es un polímero que tiene gran resistencia al impacto y temperatura. A su vez se usa especialmente en diferentes elementos de electrodomésticos, equipos electrónicos, baterías y demás.

Acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS)

Este es un terpolímero de 3 monómeros, pero, en casi todos los casos consiste en una mezcla entre 2 copolímeros. Asimismo, cuenta con una óptima resistencia ante el impacto y temperatura de reblandecimiento alta, al cual ronda aproximadamente los 110 ° C.

De igual manera, tiene una rigidez un poco inferior a la del PS, pero, tiene aplicaciones en el campo automotriz, teléfonos, juguetes, entre otros.

Polimetilmetacrilato (PMMA)

Este es un tipo amorfo de polímero, el cual además es duro y transparente relativamente. A su vez, dicha rigidez se conserva hasta su temperatura de reblandecimiento, la cual se halla en los 110°C.

La gran parte de sus aplicaciones se encuentran en el vidrio de seguridad, señales de tránsito, material decorativo y demás.

Poliamida (PA)

Conocida como nylon entre la población general, es una colección de una serie de polímeros, los cuales difieren en toda la estructuración de la cadena, además, dependiendo de la cantidad de átomos de C que estén consecutivamente en la cadena, serán designados de la siguiente manera:

  • PA-6.
  • PA-6,6.
  • PA-11.
  • PA -4,6.
  • PA-12.

Utilizados en un principio como material de fibra, encontraron luego una ventana de oportunidad en los tecnopolímeros.

Asimismo, cuentan con una alta resistencia ante el impacto, al igual que a la abrasión. Generalmente las poliamidas son reforzadas con fibras cortas de vidrio para optimizar su nivel de rigidez.

Polioximetileno (POM)

Este es un polímero de tipo cristalino, el cual presenta un punto de fusión alrededor de los 180° C. A su vez, sus propiedades mecánicas aportan su capacidad de reemplazar de manera gradual a los metales en diversas aplicaciones.

Asimismo, cabe destacar el hecho de que diferentes piezas técnicas son hechas a base de POM, como lo son las barras, ruedas dentadas, accesorios para los automóviles, elementos de muchos electrodomésticos y también de algunas máquinas.

Policarbonato (PC)

Aproximadamente hasta los 140°C es un polímero transparente de tipo vidrioso amorfo, cuyas propiedades mecánicas son excelentes, especialmente con respecto resistencia ante el impacto. Esta cualidad lo hace el indicado para sustituir al vidrio, pero, al mismo tiempo para diferentes aplicaciones técnicas donde se reemplaza a los metales.

Especialmente en este último, su refuerzo a base de fibras cortas de vidrio le brinda nuevas posibilidades. No obstante, un aspecto poco ventajoso de la PC es la poca resistencia que presenta ante el estrés ambiental cuando entra en contacto con determinados líquidos orgánicos.

Tereftalato de polietileno (PET)

Este es un poliéster de tipo saturado que se conoce por su utilización a gran escala como una fibra textil. Además, se aplica sobre una creciente escala a modo de plástico, es decir, se aplica en películas, moldeo por inyección y botellas. Todo esto a pesar de que reduce su rigidez cuando el calor supera los 70 ° C, del mismo que permanece en estado sólido hasta su punto de fusión a 255°C.