06.05.2021 - Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP

Las microcápsulas permiten la autolubricación de los plásticos

Componentes de plástico con mayor vida útil

El 23% del consumo mundial de energía puede atribuirse a las pérdidas por fricción. Por tanto, los componentes con fricción reducida representan una importante contribución a la conservación de los recursos y a la consecución de los objetivos de protección del clima. En el caso de los plásticos, la reducción de la fricción también puede reducir los microplásticos en el medio ambiente. Con el desarrollo de microcápsulas rellenas de lubricantes líquidos para plásticos, el Instituto Fraunhofer de Investigación Aplicada de Polímeros IAP de Potsdam y el Centro de Plásticos SKZ de Würzburg apoyan estos objetivos. Sus plásticos autolubricantes consiguen hasta un 85% menos de desgaste. Desde marzo de 2021, el exitoso proyecto de investigación ha continuado durante dos años.

Ya sean puertas correderas, laminados, engranajes de plástico u otros componentes móviles, hay una gran variedad de aplicaciones en las que los materiales están sujetos a la fricción. Por ello, los fabricantes de plásticos incorporan a veces lubricantes sólidos en los plásticos para reducir el desgaste de los componentes. Sin embargo, sólo hay un número relativamente pequeño de lubricantes sólidos adecuados para el procesamiento de plásticos. En cambio, existe una gama mucho más amplia de lubricantes líquidos, algunos de los cuales son más eficaces. En un esfuerzo de cooperación, los dos institutos de investigación han conseguido encapsular los lubricantes líquidos de forma que puedan incorporarse a los polímeros como sustancias funcionales y desarrollar posteriormente todas las ventajas de un lubricante líquido en el componente.

Un 85% menos de desgaste

"Conseguimos incorporar las microcápsulas de Fraunhofer IAP llenas de lubricante líquido en termoplásticos utilizando una extrusora de doble tornillo. El reto consistía en mezclar las microcápsulas con los termoplásticos a altas temperaturas sin dañar las cápsulas. Sólo cuando se produce la fricción en el componente final, las cápsulas deben romperse y liberar el lubricante. Esto permite que el componente se lubrique automáticamente", explica Moritz Grünewald, investigador del Grupo de Desarrollo de Materiales del Centro de Plásticos de SKZ. "Nuestras pruebas de fricción y desgaste mostraron una reducción del desgaste de hasta el 85% en los emparejamientos de plástico y acero. Así, los componentes duran mucho más y generan menos microplásticos".

A partir de estos resultados, el sistema de materiales se está optimizando aún más para posibles aplicaciones. El desarrollo se centra ahora en la mejora de las propiedades mecánicas y térmicas de los plásticos autolubricantes.

Refuerzo de los plásticos autolubricantes

El uso adicional de materiales de refuerzo, como las fibras, pretende hacer que los plásticos autolubricantes sean más estables mecánicamente. En el proyecto, los investigadores investigan qué tipo de fibra es la más adecuada para este fin y cómo se pueden unir las microcápsulas de forma óptima a la matriz de plástico. Además, las cápsulas también se incorporarán a plásticos de mayor fusión para ampliar aún más las posibilidades de aplicación técnica. Para ello, se están desarrollando materiales de pared de cápsula aún más estables en estrecha colaboración entre los socios del proyecto. "El principal reto es que las cápsulas no se rompan hasta que entren en contacto por fricción en la aplicación final. Sin embargo, si introducimos fibras adicionales y aumentamos las temperaturas, las tensiones en las cápsulas aumentan durante el proceso de mezcla", explica la Dra. Alexandra Latnikova, especialista en microencapsulación del Fraunhofer IAP. Su equipo desarrolla los sistemas de microcápsulas.

Gran interés de la industria del plástico

Numerosas consultas de la industria ponen de manifiesto la necesidad de nuevos plásticos con propiedades de fricción y desgaste optimizadas. La tecnología de microencapsulación presenta grandes ventajas para las empresas en este sentido: la amplia gama de lubricantes líquidos y avanzados puede utilizarse ahora como lubricantes internos con propiedades de liberación a la carta. El proyecto está acompañado por un comité que incluye empresas de todos los sectores de la industria del plástico, fabricantes de lubricantes y microencapsuladores. El proyecto está abierto a más socios.

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

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