Análisis comparativo de PA6 GF25 virgen y reciclada: propiedades viscoelásticas y comportamiento a largo plazo (Caso de Éxito)

08-05-2025

Análisis comparativo de PA6 GF25 virgen y reciclada: propiedades viscoelásticas y rendimiento a largo plazo (Caso de Éxito)

La transición hacia materiales sostenibles está impulsando un mayor interés por los termoplásticos reciclados para aplicaciones estructurales. Sin embargo, garantizar que estos materiales ofrezcan un rendimiento mecánico comparable al de sus homólogos vírgenes sigue siendo un reto clave.

Por ello, a continuación, presentamos un caso práctico de éxito en el que hemos validado el uso de PA6 GF25 reciclado para componentes ligeros de vehículos eléctricos. Un trabajo que hemos llevado a cabo en el proyecto europeo LEVIS Horizon 2020 en el que hemos desarrollado un módulo de batería ecodiseñado con barra colectora y monitorización integradas.

Descripción

Realizamos un Análisis Mecánico Dinámico (DMA) en dos materiales especiales proporcionados por nuestro socio RadiciGroup High Performance Polymers: una poliamida virgen con refuerzo de fibra de vidrio (GF) en comparación con su homólogo reciclado, con un 20% de contenido post-consumo, para evaluar su rigidez, comportamiento viscoelástico y resistencia al creep.

Metodología

Materiales:

• Radiflam® S RV250 HF 333 BK (PA6 GF25 virgen)
• Renycle® S GF2501 HF0 3033 BK (PA6 GF25 reciclada, 20% de contenido post-consumo en PA6)

Configuración experimental:

• Barridos térmicos DMA (-60°C a 200°C, 10 Hz, modo de flexión en 3 puntos) para analizar el módulo de almacenamiento (E'), el módulo de pérdida (E'') y la evolución de tan delta.
• Barridos de frecuencia DMA (1-400 Hz a 23°C) para evaluar la respuesta viscoelástica a diferentes velocidades de carga.
• Ensayos de creep (15 MPa, 23-70°C) para evaluar la estabilidad mecánica a largo plazo, con Superposición Tiempo-Temperatura (TTS) utilizada para predecir el comportamiento en escalas de tiempo prolongadas.

Todas las muestras se mecanizaron a partir de placas moldeadas (300 × 100 × 3,2 mm) en dos direcciones (0 y 90º) y se acondicionaron según la norma ISO 1110.

Conclusiones principales

• Módulo de almacenamiento (E'): La PA6 GF25 virgen y la reciclada muestran tendencias de rigidez casi idénticas en el rango de temperaturas ensayado. A temperatura ambiente, E' disminuye en un ~50% entre las orientaciones de fibra de 0° y 90°, lo que pone de manifiesto el comportamiento anisótropo del material.
• Temperatura de transición vítrea (Tg): Ambos materiales muestran Tg ≈ 30°C, con pequeñas diferencias en la amortiguación. El material virgen muestra una disipación de energía ligeramente superior, en particular a 0° de orientación de la fibra.
• Respuesta a la fluencia: Las curvas maestras basadas en TTS indican que para una escala de tiempo proyectada de hasta 32 años, el comportamiento a la fluencia de ambos materiales es casi idéntico, lo que sugiere que la inclusión de contenido de PA reciclado no afecta significativamente a la estabilidad dimensional a largo plazo.
• Efectos de anisotropía: Con una orientación de 0°, el material reciclado muestra una deformación por fluencia ligeramente superior (~3%), pero esta diferencia está dentro de la dispersión experimental. A 90° de orientación, ambos materiales muestran un comportamiento coincidente.

Figura 1: Evolución del módulo de almacenamiento (E') con la temperatura, con la orientación de la fibra paralela (0º) a la dirección de llenado principal.

Figura 2: Evolución del factor de pérdida (-) con la temperatura, con la orientación de la fibra paralela (0º) a la dirección principal de llenado.

Figura 3: Evolución de la deformación por fluencia predicha por el TTS, con la orientación de la fibra paralela (0º) a la dirección de llenado principal.

Implicaciones industriales

Estos resultados confirman que la PA6 GF25 reciclada conserva propiedades mecánicas clave, lo que la convierte en una alternativa viable para aplicaciones estructurales que requieren estabilidad a largo plazo, como componentes de automoción, electrónica y vehículos eléctricos. El comportamiento de amortiguación ligeramente superior del material reciclado puede incluso ofrecer ventajas en entornos sensibles a las vibraciones.

Basándonos en esas conclusiones, desarrollamos un módulo de batería de diseño ecológico con barra colectora y monitorización integradas en el marco del proyecto LEVIS, validando el uso del PA6 GF25 reciclado para componentes ligeros de vehículos eléctricos con sostenibilidad mejorada.

? ¿Qué opina del potencial de los termoplásticos reciclados en aplicaciones exigentes? Hablemos de ello.