El nailon es un material ampliamente conocido y la mayoría lo manipulamos a diario. Sintetizado por primera vez en 1935 por el químico Wallace Carothers de DuPont, este conocido polímero se utilizó inicialmente como sustituto de la seda para las medias de mujer. Sin embargo, la Segunda Guerra Mundial amplió considerablemente el ámbito de uso del nailon, y este novedoso material pronto encontró su utilidad en todo tipo de aplicaciones, desde paracaídas hasta neumáticos de camión, pasando por tiendas de campaña y depósitos de combustible. Se ha convertido en una de las fibras sintéticas más populares y ampliamente utilizadas que se hayan inventado jamás.
¿Qué es el nailon?
El nailon es una poliamida, o PA, un grupo de polímeros sintéticos y naturales que dependen de enlaces amida (un grupo carbonilo unido a un átomo de nitrógeno) para obtener una resistencia y una durabilidad superiores. Otro ejemplos de este tipo de fibras son el kevlar, el Nomex, el Pebax y otros materiales similares de alto rendimiento. Al igual que el nailon, todos ellos poseen una serie de cualidades muy apreciadas: el kevlar, por ejemplo, es conocido por su resistencia, lo que motivó su uso en chalecos antibalas, mientras que el Nomex lo encontramos con frecuencia en trajes de bomberos.
Por supuesto, nuestra compañía no se dedica a confeccionar prendas de vestir, pero sí fabricamos una gran variedad de piezas únicas de alta calidad a partir de más de dos decenas de calidades de nailon. Este artículo examina algunas de las propiedades y aplicaciones de estos materiales y aborda las tecnologías de fabricación utilizadas para procesarlos.
Nailon 6 (PA 6): resistente, pero sensible a la humedad
En nuestros talleres es habitual ver piezas mecanizadas con CNC a partir de PA 6, un tipo de nailon sintetizado a partir del compuesto orgánico caprolactama. Las cadenas poliméricas del nailon 6 están formadas por anillos repetitivos de seis átomos de carbono cada uno, de ahí su nombre. Al igual que otros náilones, el PA 6 es conocido por su alta resistencia a la tracción, tenacidad y elasticidad. Sin embargo, tiene una notable capacidad para absorber la humedad, lo que puede afectar negativamente a su estabilidad dimensional y a sus propiedades mecánicas. El nailon 6 empieza a fundirse a unos 220 °C (428 °F). Es resistente a muchos productos químicos, aceites y disolventes, es autolubricante y presenta una buena resistencia a la abrasión.
Con un peso equivalente a una octava parte del bronce, entre las aplicaciones adecuadas para el nailon 6 se incluyen engranajes y casquillos, componentes de automóviles como colectores de admisión y cubiertas de motor y, gracias a sus propiedades eléctricas, se utiliza a menudo para aislantes y conectores. Ofrecemos dos calidades de nailon 6 moldeado: PA 6 negro y PA 6 azul, este último estabilizado térmicamente para aumentar en un 10 % las temperaturas de funcionamiento.
Nailon 6/6: más tenaz y resistente al desgaste
Unos pocos átomos de carbono pueden suponer una notable diferencia. El nailon 6/6 (también conocido como nailon 66 o PA 6/6) se sintetiza a partir de dos monómeros, ácido adípico y hexametilendiamina, cada uno de los cuales aporta anillos de seis átomos de carbono, lo que le da el sufijo 6/6. Estos anillos repetitivos aumentan la resistencia a la tracción, la tenacidad y la durabilidad del material en comparación con el nailon 6, al tiempo que reducen su potencial de absorción de humedad y aumentan su punto de fusión hasta unos 260 °C (500 °F). Esto convierte al nailon 6/6 en un hermano mayor más tenaz, más resistente (en aproximadamente un 20 %) y más resistente al desgaste que el nailon 6, aunque se usa prácticamente en las mismas aplicaciones.
En nuestro taller, hay dos calidades disponibles: nailon 6/6 natural y nailon 6/6 reforzado con vidrio (más adelante se ofrece más información sobre los materiales de refuerzo), mientras que el servicio de moldeo por inyección de plástico ofrece muchas variedades de PA 66, la mayoría con algún tipo de material de refuerzo incluido, lo que veremos más adelante.
Nailon 6/12 (PA 6/12): resistencia a la humedad para el moldeo
En el departamento de moldeo por inyección de plástico también encontramos el nailon 6/12, que cuenta con moléculas alternas de los monómeros hexametilendiamina (con 6 átomos de carbono) y ácido dodecanodioico (12 átomos de carbono). Es un poco menos resistente que el PA 6 o el PA 66 y tiene una temperatura de fusión que se sitúa entre ambos, pero es menos susceptible a la absorción de humedad que cualquiera de ellos.
Las cerdas de su cepillo de dientes pueden estar fabricadas con PA 6/12, al igual que los conductos de combustible y el revestimiento de los cables eléctricos de su coche, las cremalleras de su tienda de campaña y cualquier otra aplicación en la que se necesite un tipo de nailon más estable y resistente a la humedad. Ofrecemos una versión con un 33 % de refuerzo de fibra de vidrio de poliamida 6/12 (Zytel 77G33L NC010) para moldeo por inyección, que su fabricante, DuPont, califica como «polímero de alto rendimiento» con aditivos para mejorar la lubricidad y la moldeabilidad.
Nailon 11 (PA 11): un plástico sostenible para impresión 3D
Pasemos a la impresión 3D. El PA 11 se sintetiza a partir de ácido 11-aminoundecanoico, un monómero derivado del aceite de ricino, lo que lo convierte en unos de los náilones «más ecológicos», si bien todos ellos presentan ciertos desafíos en cuanto a su reciclaje. Como puede deducirse a estas alturas, cada enlace repetitivo de las cadenas poliméricas del nailon 11 contiene 11 átomos de carbono. Este nailon se utiliza en forma de polvo de PA 11 negro en nuestras impresoras 3D SLS (sinterizado selectivo por láser).
Este material ofrece un buen equilibrio entre resistencia y flexibilidad, así como una excelente resistencia a los impactos, especialmente a bajas temperaturas. También absorbe menos humedad en comparación con el nailon 6 o 6/6, lo que le confiere una mayor estabilidad dimensional en condiciones húmedas, pero presenta un punto de fusión más bajo, de 210° C (410° F). Al combinar estas cualidades con una alta resistencia a los rayos UV, el PA 11 se convierte en la opción favorita para muchas aplicaciones al aire libre, como botas de esquí y otros artículos deportivos, por ejemplo, o piezas que contienen encajes a presión y bisagras flexibles.
Nailon 12 (PA 12): rendimiento sólido con una forma molecular diferente
El PA 12 es otro de los favoritos para la impresión 3D tanto SLS como Multi Jet Fusion. Se trata de una poliamida alifática lineal, lo que significa que su estructura está compuesta por cadenas abiertas de átomos de carbono (12, en este caso) en lugar de anillos. Presenta una excelente resistencia química, especialmente frente a diversos productos químicos, sales y aceites, pero tiene un punto de fusión más bajo, de aproximadamente 180 °C (356 °F). Y, al igual que el PA 11, absorbe menos humedad que otras poliamidas, lo que le confiere estabilidad dimensional en una amplia variedad de condiciones ambientales.
Está disponible en calidades blanca y negra, así como versiones reforzadas con fibra de vidrio y minerales, que mejoran las propiedades mecánicas y térmicas del PA 12. Las envolventes y los accesorios suelen imprimirse con PA 12 (reforzado o sin reforzar), al igual que algunos catéteres y otros componentes médicos (el PA 12 es uno de los náilones más biocompatibles), sistemas de combustible para automóviles, envases de cosméticos, conectores eléctricos y mucho más.
Llegan los refuerzos
Como se ha mencionado anteriormente, ofrecemos algo más de dos decenas de calidades de nailon para su uso en el proceso de moldeo por inyección solamente. Con algunas excepciones, la mayoría de ellas se basan en el nailon 66 con diversos tipos de refuerzos. Los náilones reforzados con vidrio son los más habituales, los cuales están, como su propio nombre indica, reforzados con fibras de vidrio para mejorar su resistencia mecánica, su rigidez y su estabilidad dimensional. El porcentaje oscila entre el 13 % (Hylon Select N1013HL) y el 33 % (Vydyne R533H y Zytel 70G33, por ejemplo).
También hay disponibles náilones reforzados con minerales, como el Minlon 10B40, y náilones que contienen modificadores de impacto (Zytel ST-80) o estabilizadores UV (RTP 200 200 UV). Como se ha señalado, estos y otros náilones «especializados» ofrecen un mayor rendimiento en aplicaciones exigentes, aunque a un precio más elevado.
Por último, se debe tener en cuenta que, si bien los refuerzos de vidrio y minerales aportan ventajas significativas al moldeo por inyección, también son más abrasivos que sus equivalentes sin refuerzo y tienden a desgastar más rápidamente las cavidades y los núcleos de los moldes.
Como siempre, puede consultar a su representante de Protolabs para obtener asesoramiento sobre la selección de polímeros, el diseño de moldes y otras cuestiones relacionadas con la fabricación en las primeras fases del proceso de desarrollo del proyecto, con el fin de evitar problemas más adelante.
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