Materiales Plásticos en la Industria Automotriz: Tipos, Procesos y Aplicaciones

Definición y Componentes Plásticos en Vehículos

La palabra plástico deriva del griego plastiko, que significa "moldeable". Los plásticos son, efectivamente, materiales moldeables. Se definen como un conjunto de materiales de origen orgánico, sólidos a temperatura ambiente, fácilmente moldeables mediante calor y de elevado peso molecular.

Componentes de vehículos fabricados en plástico:

• Salpicaderos
• Pulsadores
• Paragolpes
• Aletas
• Spoilers
• Alerones

Nomenclatura de Siglas Comunes en Plásticos

• PP: Polipropileno
• PU: Poliuretano
• ABS: Acrilonitrilo Butadieno Estireno
• PA: Poliamida
• PE: Polietileno
• PVC: Cloruro de Polivinilo
• PS: Poliestireno
• PP-EPDM: Etileno Propileno Caucho Polipropileno

Razones para el Uso de Plásticos en la Industria Automotriz

• Reducción de peso: Mejora las prestaciones del vehículo.
• Mayor resistencia a la fricción.
• Absorción de impactos sin deformarse: Especialmente en paragolpes y otros elementos de la carrocería.
• Resistencia a productos químicos y corrosión.
• Posibilidad de ser pintados.
• Combinación con otros materiales: Mejora la estética del vehículo.
• Alta moldeabilidad: Permite la creación de piezas variadas y complejas.
• Buenas propiedades de aislamiento térmico, eléctrico y acústico.

Definición Técnica de Materiales Plásticos

Los materiales plásticos son compuestos químicos formados por grandes moléculas, llamadas macromoléculas, de peso molecular muy elevado, constituidas por más de mil átomos. Las macromoléculas también se denominan polímeros, y las moléculas que se combinan para formar un polímero se conocen como monómeros.

Procesos Industriales para la Obtención de Productos Macromoleculares

Los procesos industriales se basan en la asociación de grupos estructurales y se clasifican en:

• Polimerización: Para termoplásticos.
• Policondensación: Para resinas.
• Poliadición: Para poliuretanos.

¿Qué son los Polímeros?

Son macromoléculas, generalmente orgánicas, formadas por la unión mediante enlaces covalentes de una o más unidades simples llamadas monómeros. Forman largas cadenas que se unen entre sí por fuerzas de Van der Waals, puentes de hidrógeno o interacciones hidrofóbicas. Los polímeros tienen elevadas masas moleculares, que pueden alcanzar incluso millones de UMAs (Unidades de Masa Atómica).

Polimerización: Proceso y Productos Obtenidos

La polimerización es un proceso por el cual, mediante un catalizador, se unen varias moléculas individuales y homogéneas de un compuesto, denominado monómero, para formar una cadena de múltiples eslabones y obtener moléculas gigantes llamadas macromoléculas. Se obtienen productos como el cloruro de polivinilo y el polietileno, que son termoplásticos.

Peróxidos en la Polimerización

La polimerización se inicia añadiendo un catalizador. Los catalizadores empleados son los peróxidos, sustancias químicas de gran energía. Los peróxidos son óxidos que presentan mayor cantidad de oxígeno que un óxido normal y en su estructura manifiestan un enlace covalente sencillo apolar entre oxígeno y oxígeno. En contacto y mezcla con una resina acelerada y con el empuje de la temperatura ambiente adecuada, se descomponen en radicales libres. Estos radicales libres provocan la reacción de endurecimiento.

Poliadición: Diferencias con la Polimerización y Productos Obtenidos

A través de la poliadición se pueden obtener productos con mejores propiedades físicas y mecánicas cuando se polimerizan simultáneamente dos o más monómeros. Por ejemplo, al polimerizar conjuntamente butadieno y estireno, se obtiene una variedad de caucho sintético. Estas reacciones liberan grandes cantidades de calor. Por este procedimiento se obtienen poliuretanos y resinas epoxídicas.

Tipos de Macromoléculas y Plásticos Obtenidos

• Lineales del tipo polietileno: Monómeros en línea sin enlaces dobles.
• Lineales del tipo butadieno: Similares a las anteriores, pero con enlaces dobles que les otorgan mayor resistencia.
• Estereas o ramificadas, como la baquelita: Nuevos enlaces covalentes forman una estructura tridimensional rígida.

Diferencias entre Termoplásticos, Termoestables y Elastómeros

• Termoplásticos: Duros en frío, se reblandecen y fluyen al calentarse.
• Termoestables: No varían su estructura al ser calentados; no se reblandecen ni fluyen bajo presión o calor, hasta alcanzar la temperatura de descomposición.
• Elastómeros: Blandos, elásticos y con cierta adherencia; pueden deformarse sin romperse bajo fuerzas relativamente pequeñas y recuperar su forma original.

Materiales Termoplásticos

• Celulósicos: Muy inflamables, obtenidos a partir de la celulosa de las plantas mediante esterificación.
• Polietilenos y derivados:
  • Obtenidos a partir del etileno: Cloruro de vinilo, estireno, etc.
  • Obtenidos a partir del acetileno: Acetato de vinilo, alcohol vinílico, cloruro de vinilo, etc.
• Derivados de la acetona: Ácido metacrílico y metacrilato de metilo.

Productos Resultantes de los Materiales Termoestables

• Derivados del fenol: Piedras para corte de metales y afilado de herramientas, imanes (mezclando la resina con polvos magnéticos).
• Urea y derivados: Productos de gran tenacidad como vajillas, envases y planchas.
• Poliésteres: Tintas de imprenta, recubrimientos de tejidos, pinturas, etc.
• Termoestables reforzados: Mezcla de polímeros resinosos con fibras naturales o sintéticas.

Productos Resultantes de los Materiales Elastómeros

• Caucho natural: Pegajoso y quebradizo en frío, blando y deformable en caliente. Se utiliza en la fabricación de productos elásticos en general.
• Caucho sintético: Se obtienen objetos elásticos, juntas y membranas con un olor picante característico.

Aditivos en los Plásticos

Los aditivos son compuestos químicos que se añaden al polímero base para conferirle o mejorar determinadas características. Los principales tipos de aditivos son:

• Lubricantes
• Estabilizadores
• Absorbentes de rayos UV
• Plastificantes
• Cargas
• Colorantes y pigmentos
• Refuerzos

Métodos de Conformación de Piezas de Plástico

• Conformado por estampación
• Conformado por molde giratorio
• Extrusión
• Extrusión soplado
• Inyección
• Calandrado
• Espumación
• Moldeo con inyección de resina
• Moldeo por contacto manual
• Moldeo a presión caliente
• Fabricación de la fibra de vidrio

Ventajas del Uso de Plásticos en la Carrocería del Automóvil

Las características de estos materiales, su coste económico y su reciclabilidad son puntos importantes a tener en cuenta por los constructores a la hora de realizar el diseño y elegir el material con el que fabricar determinadas piezas.