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Automotive

Ultradur® HR: PBT para entornos calientes y húmedos

Vida útil prolongada bajo condiciones exigentes

La principal característica de la gama de productos Ultradur® con el sufijo HR (=resistente a la hidrólisis) es la resistencia extremadamente elevada del polímero PBT (=tereftalato de polibutileno) a los daños ocasionados por agua a temperaturas elevadas.

El contacto con agua en los poliésteres, incluso en forma de humedad ambiente, provoca una ruptura hidrolítica de las cadenas de polímeros y, por consiguiente, un debilitamiento del material, en especial, a temperaturas elevadas.

Ultradur® HR está basado en un PBT estándar, pero incorpora aditivos altamente efectivos que retardan en gran medida la degradación hidrolítica y, por consiguiente, pueden incrementar considerablemente la vida útil de una pieza.

BASF ofrece una gama de grados Ultradur® modificados con HR que destacan no solo por su alta resistencia a la hidrólisis, sino también por sus ventajas en el procesamiento. El portafolio muestra los siguientes grados Ultradur® con refuerzo de 15% de fibra de vidrio (G3) o 30% de refuerzo de fibra de vidrio (G6):

  • Ultradur® B4330 G3 HR nc
  • Ultradur® B4330 G6 HR nc
  • Ultradur® B4330 G6 HR negro 15045 (marcable con láser)
  • Ultradur® B4300 G6 HR nc
  • Ultradur® B4300 G6 HR negro 15116

Ambos grupos de productos, Ultradur® B4300 G6 HR y B4330 G6 HR, tienen una resistencia a la hidrólisis comparable. Los grados B4330 G6 HR también se modifican por impacto. Esta es una ventaja, si existe el peligro de grietas por tensión debido al contacto con medios alcalinos. Los medios alcalinos se pueden formar, por ejemplo, como resultado de procesos de corrosión en metales.

Demandas más elevadas para aplicaciones plásticas

Para aplicaciones críticas como las de los sistemas electrónicos automovilísticos, una larga vida útil y la fiabilidad son requisitos básicos. A menudo, es posible que la temperatura media de servicio en componentes electrónicos modernos aumente, por ejemplo, debido al compactado.

También es posible que los componentes se utilicen en lugares expuestos en gran medida al calor residual del sistema de accionamiento. Evidentemente, las piezas de plástico deben ser funcionales en todas las zonas climáticas del mundo, incluso en condiciones de humedad y calor.

Si las salpicaduras de agua y la sal para carreteras son protagonistas, los requisitos del plástico pueden ser aún mayores. Por lo tanto, el nivel y la duración del estrés son factores clave a la hora de determinar si una aplicación es viable utilizando un PBT sin resistencia mejorada a la hidrólisis.

En la actualidad, las especificaciones de varias aplicaciones de plásticos en el sector automovilístico incluyen ensayos con temperaturas elevadas y humedad, o ensayos con condiciones climáticas cambiantes. Solo los grados de PBT modificados para ser resistentes a la hidrólisis superan estos ensayos.

Las aplicaciones típicas para Ultradur® HR se pueden encontrar en la electrónica automotriz, por ejemplo:

  • Carcasas y tapas de equipos de control
  • Sensores
  • Conectores enchufables

Ultradur® HR combines hydrolysis resistance with stable processing

Las propiedades importantes del material, como la resistencia, la elasticidad y la resistencia al impacto, se ven afectadas si el PBT se daña hidrolíticamente. La figura muestra, en el ejemplo de resistencia a la tracción, cómo la modificación de HR de los grados de Ultradur® HR tiene un efecto positivo en el uso continuo.

Además de un ligero efecto sobre el acondicionamiento al comienzo del almacenamiento, la resistencia a la tracción permanece prácticamente constante hasta el final de la prueba de envejecimiento. Sin embargo, el material de referencia sin modificación de HR está claramente dañado y debilitado después de un tercio del tiempo.

Incluso un daño más rápido a PBT puede ocurrir bajo las condiciones de prueba USCAR2, especialmente en las clases más altas 3 a 5. En estas pruebas, los componentes están expuestos a una sucesión de humedad y calor, en un ciclo que se repite 40 veces. En la fase de humedad, el componente está acondicionado y en gran medida saturado con agua. La siguiente fase caliente y seca simula el calentamiento rápido de un componente completamente humedecido.

El daño hidrolítico se produce en el componente a altas temperaturas, y por lo tanto con una aceleración masiva, porque el componente no puede librarse lo suficientemente rápido de la humedad que antes almacenaba.

 

En la clase de ensayo más alta (Clase 5), la temperatura máxima asciende a 175°C. Solo los materiales PBT con excelente estabilización como Ultradur® B4330 G3 HR llegan al final de la prueba (40 ciclos) sin que sus propiedades sufran significativamente. Los productos menos estabilizados muestran daños perceptibles, productos sin estabilización incluso mucho antes del final de la prueba.

 

Los aditivos que se pueden usar para mejorar la resistencia a la hidrólisis normalmente también son reológicamente efectivos; para ser más específicos, tienden a aumentar la viscosidad de la fusión. A temperaturas normales de procesamiento, este efecto es mayor a medida que aumenta el tiempo de residencia. Las superficies moteadas poco atractivas en las piezas (conocidas como efecto mármol) son consecuencias bastante inofensivas de esto.

 

En casos extremos, por ejemplo, se pueden bloquear las correderas calientes, lo que inevitablemente conduce a la interrupción de la producción y a una limpieza costosa de los moldes y las máquinas de moldeo por inyección.

Ultradur® HR está optimizado de tal manera que la viscosidad de fusión permanezca lo más estable posible, incluso con largos tiempos de residencia, condiciones ideales para un procesamiento estable y sin problemas.

ultradur_hr_test bars_en.jpg

Además de una excelente resistencia a la hidrólisis, Ultradur® B4330 G6 HR también tiene una resistencia mucho mayor a los medios alcalinos que causan grietas por tensión. El daño debido a grietas por estrés se propaga a lo largo de las microfisuras emergentes. Esto también conduce muy rápidamente a una fractura macroscópica.

A diferencia del envejecimiento puramente hidrolítico que normalmente ocurre en toda la pieza, los cambios de material debido a grietas por tensión aparecen principalmente localmente, restringidos a las superficies de las grietas. De hecho, una pequeña cantidad de un medio de inicio de grietas puede llevar a un fallo (local) de la pieza. Por ejemplo, se puede formar un entorno alcalino crítico en los procesos de corrosión metálica.

Las piezas de plástico que están en contacto directo con el metal son las que corren mayor riesgo. En el laboratorio, la tensión debida a un medio iniciador de grietas por tensión se simula sujetando barras de prueba a una plantilla de flexión y cubriéndolas con solución de soda cáustica. Las barras que no tienen una resistencia a los álcalis mejorada se rompen completamente en estas condiciones incluso después de un tiempo muy corto.

Dado que las grietas por tensión pueden ocurrir independientemente del daño hidrolítico, las barras hechas de PBT modificado con HR también pueden fallar en la prueba cáustica. Decisivo para la mayor resistencia posible a los álcalis son características adicionales como las de Ultradur® B4330 G6 HR.

La experiencia demuestra que los materiales que pasan la prueba cáustica en el laboratorio con buenos resultados también tienen un rendimiento considerablemente mejor en aplicaciones reales. Por lo tanto, mejoran la confiabilidad deseada de la pieza en condiciones ambientales críticas.

Gama de aplicaciones de Ultradur® 

Las aplicaciones son tan diversas como las propiedades del producto: ¡explore las diferentes posibilidades de aplicación de Ultradur®!

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