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Los Expertos del Torlon, PEEK y otros
Polímeros de Alto Rendimiento

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¿Qué es una Poli-Amida-Imida?

Las PoliAmidaImidas (PAI) son plásticos de alto rendimiento que combinan una excelente resistencia a las temperaturas altas con una tenacidad a bajas temperaturas y una alta resistencia al impacto. Aunque son polímeros amorfos, también son excepcionalmente resistentes a una amplia variedad de productos químicos comunes y son muy similares a otros dos polímeros imidificados aromáticos de alta temperatura: las polieterimidas (PEI) y las poliimidas (PI).

El PAI más conocido es el Torlon, introducido por Amoco en la década de 1970, como una extensión de un polímero de peso molecular relativamente bajo para mejorar la adhesión de los fluoropolímeros en utensilios de cocina como Silverstone®, así como en el revestimiento de hilados.

Las poliamidaimidas son termoplásticos. Por lo tanto, se pueden fusionar y reciclar, como el PEI, pero ofrecen una resistencia superior, rigidez y resistencia a la abrasión. A diferencia de PI, que no puede fundirse como los termoplásticos, PAI ofrece la conveniencia de un proceso de fusión combinado con un mejor equilibrio entre resistencia a la tracción, rigidez y resistencia al desgaste.

Estos son maximizados por el recocido después de la producción. A 200°C, las propiedades mecánicas del PAI son mejores que las de la mayoría de los termoplásticos a temperatura ambiente, incluido el PEEK. El coeficiente de expansión térmica lineal (CLTE) es aproximadamente el mismo que el del aluminio. Estas propiedades únicas y su fusibilidad lo convierten en una solución perfecta para varias industrias exigentes, incluyendo las siguientes:

  • Petróleo y Gas
  • Aeronáutica y espacio
  • Automóvil
  • Electronics and semiconductorsElectrónica y semiconductores
  • En estas industrias, Torlon realiza muchas tareas porque su fusibilidad permite a los constructores producir piezas complejas con tolerancias ajustadas.

    Termoplástico amorfo

    El PAI es un termoplástico amorfo y opaco que puede fundirse e inyectarse en un molde, extruido o moldeado por compresión. Solvay Specialty Polymers es el líder mundial en la producción de resina PAI bajo el nombre de Torlon.

    Hay menos de 100 empresas en el mundo que lo están transformando. Los productos semiacabados extruidos son fabricados por Drake Plastics y Mitsubishi Chemical, que suministran barras, placas, tubos y perfiles para el mecanizado de piezas.

    Menos de cinco empresas en el mundo se dedican al moldeo por compresión para la producción de piezas de gran tamaño, utilizadas como sellos para turbocompresores de gran tamaño.

    Torlon está a la cabeza de la industria de los termoplásticos debido a su equilibrio entre rigidez, dureza, resistencia mecánica, propiedades térmicas y estabilidad dimensional. Aunque es un polímero amorfo, ofrece una excelente resistencia química.

    Desafíos de procesamiento

    Cuando Torlon es procesado en fusión, su alta temperatura de transición vítrea, su flujo no newtoniano en un amplio rango de procesamiento y su morfología amorfa plantean muchos desafíos significativos.

    Los mayores desafíos son:

  • Ventana de transformación estrecha con temperaturas de transformación superiores a 315°C.
  • Viscosidad de fusión, que es muy sensible a la temperatura y a la velocidad de cizallamiento.
  • Como polímero de policondensación, el PAI es altamente sensible a la humedad y debe secarse cuidadosamente y mantenerse seco antes del procesamiento para evitar la degradación del peso molecular y las propiedades termomecánicas.
  • Recocido durante 20 días o más a 260°C para optimizar las propiedades después de la fabricación.
  • Para obtener propiedades óptimas, el PAI debe ser procesado bajo condiciones estrictamente controladas, luego recocido en un ciclo térmico progresivo hasta 260°C, con el fin de aumentar el peso molecular y la Tv. Este proceso completa la imidación por policondensación, lo que aumenta el peso molecular. El agua es el subproducto, y debe ser eliminado. Como la policondensación es una reacción de equilibrio, es importante eliminar toda el agua para promover la reacción. A temperaturas superiores a la temperatura de transición vítrea, la presencia de agua puede invertir la reacción: el polímero se hidroliza y pierde sus propiedades.

    En los últimos 50 años, empresas especializadas han aprendido a transformar el Torlon PAI. Se requiere un mejor conocimiento del proceso que para la mayoría de los termoplásticos. Esta es la razón por la que Torlon es menos común que otros polímeros de alto rendimiento como el PEEK.

    Piezas de poliamidaimida de diseño complejo se pueden mecanizar a partir de perfiles y con tolerancias extremadamente estrechas. Hay ocho grados únicos, que van desde la poliamidaimida sin relleno hasta el PAI reforzado con fibra de vidrio y carbono, así como grados de baja fricción y desgaste.

    Opciones de fabricación de piezas

    Mecanizado – Piezas muy complejas con tolerancias extremadamente estrechas pueden ser mecanizadas utilizando piezas semiacabadas. Las piezas de poliamidaimida se fabrican en ocho calidades únicas, que van desde el PAI sin relleno hasta el PAI reforzado con fibra de vidrio y carbono, y también hay PAI resistente al desgaste y de baja fricción.

    Las piezas mecanizadas PAI se caracterizan por sus bajas tolerancias y superficies lisas. Como no se requieren herramientas adicionales, este proceso es rentable si las cantidades producidas son pequeñas y se logra la precisión requerida. También es ideal durante la fase de diseño y desarrollo de una pieza. Los productos semiacabados a mecanizar se fabrican mediante procesos como la extrusión, el moldeo y/o el moldeo por inyección.

  • La extrusión ofrece el mejor equilibrio de propiedades.
  • Diámetros de barra de 3,2 a 257 mm en longitudes de hasta 2,44 m.
  • Tubos con combinaciones de diámetros exteriores e interiores desde Ø25,4 mm/ø12,7 mm hasta Ø194 mm/ø89 mm.
  • Moldeo por inyección - Ideal para tubos de pared delgada y preformas.
  • Piezas moldeadas por compresión - Ideal para anillos grandes (hasta 900 mm de diámetro) y mezclas especiales.
  • Moldeo por inyección – Ideal para tubos de pared delgada y preformas.
  • Moldeo por inyección - La poliamida de Torlon se puede inyectar con prensas convencionales equipadas con calentamiento a alta temperatura, fuerza de cierre suficiente (7 kN/cm² de superficie proyectada) y un cilindro en función del peso inyectado. El tornillo debe ser de baja compresión, con una relación de 1 a 1,5:1. El control de la máquina debe ser capaz de controlar con precisión la velocidad y la presión de inyección. Se requieren tornillos en una sola pieza y no se pueden usar válvulas de retención. Las máquinas hidráulicas más antiguas pueden beneficiarse de la inyección asistida por gas.

    Debido a la baja fluidez del PAI fundido, es prácticamente imposible obtener la superficie brillante de otros termoplásticos. El Torlon fundido fluye como un "cordón" en la cavidad del molde, donde se mezcla durante la compactación y la sujeción.

    El acabado de la superficie del Torlon fundido se ha comparado a menudo con el de piezas de metal colado, o también de madera, mostrando distintos límites entre los frentes adyacentes de polimero fundido. Sólo la superficie es inferior. Después del mecanizado, obtendrá una pieza PAI bella, homogénea, densa y uniforme. Desafortunadamente, la alta viscosidad y la baja contracción del PAI dificultan la inyección de piezas de pared delgada (< 0,75 mm), especialmente cuando el recorrido del flujo es largo (> 25 mm).

    En caso de socavados, se necesitan núcleos laterales. La mayoría de las piezas PAI necesitan canales bastante anchos y una boquilla de inyección muy amplia. También deben ser más cortos que los de otros polímeros. Los sistemas de canal caliente no se pueden utilizar, excepto la boquilla. La temperatura del molde se controla por medio de aceite caliente o elementos de calentamiento eléctricos. Rara vez se utiliza vapor.

    Antes de procesar el Torlon, el polímero debe secarse cuidadosamente en secadores de aire seco con un punto de rocío de -40°C. Se requiere un nivel de humedad inferior a 500 ppm, y debe comprobarse antes de su uso.

    Antes de que las piezas fundidas puedan ser utilizadas o mecanizadas, deben ser recocidas. Este proceso es esencial para todas las piezas de Torlon, con el fin de obtener las propiedades óptimas, especialmente para la resistencia mecánica y la tenacidad a altas temperaturas. El ciclo térmico depende del diámetro de las piezas, pero generalmente varía de 17 a 21 días. La importancia del ciclo de recocido no puede ser sobreestimada. El ciclo típico de secado consiste en una serie de pasos cada 24 horas: de 5 a 7 pasos de 150°C a 255°C y luego 10 días a 260°C.

    Solvay generalmente aprueba a los procesadores antes de permitirles procesar Torlon PAI. Los procesadores certificados por Torlon han sido aprobados por Solvay y han demostrado su capacidad para procesar este material único según sea necesario. Utilizan hornos programables controlados por PLC y tienen la experiencia necesaria para obtener las propiedades óptimas de este material único.