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O que é o Nylon, e Para Que É Usado?

Nylon é uma poliamida linear termoplástica sintética (uma molécula grande cujos componentes são ligados por um tipo particular de ligação) que foi inicialmente produzida em 1935 pelo químico americano Wallace Carothers, que trabalhava então nas instalações de pesquisa da DuPont em Delaware. Wallace produziu o que é tecnicamente conhecido como Nylon 66 (ainda uma das variantes mais comuns). A demanda por materiais sintéticos em geral, e de Nylon em particular, cresceu durante a Segunda Guerra Mundial quando itens naturais como seda, borracha e látex estavam em suprimento significativamente menor.

Nylon é utilizado para uma variedade de aplicações, incluindo roupas, reforço em material de borracha como pneus de carro, para uso como corda ou fio, e para muitas peças moldadas por injeção para veículos e equipamentos mecânicos. É excepcionalmente forte, relativamente resistente à abrasão e à absorção de umidade, durável, resistente a produtos químicos, elástico, e fácil de lavar. O nylon é frequentemente usado como um substituto para metais de baixa resistência. É o plástico de escolha para componentes no compartimento do motor de veículos devido à sua resistência, resistência à temperatura e compatibilidade química.

Nylon também pode ser combinado com uma grande variedade de aditivos para produzir diferentes variantes com propriedades significativamente diferentes do material. Aqui está um olhar sobre uma engrenagem composta de Nylon e carbono.

Nylon é comumente referido usando a designação química “PA” (por exemplo, PA 6 ou PA 6/66) e está mais amplamente disponível em preto, branco e sua cor natural (off-white ou bege). Talvez a variante mais comum para aplicações de engenharia seja o Nylon 6/6. O Nylon 6/6 pode ser extrudido (fundido e forçado através de um molde) e é também um plástico adequado tanto para moldagem por injeção quanto para impressão 3D. Tem uma temperatura de fusão elevada, tornando-o um excelente substituto para metais em ambientes de alta temperatura (por exemplo, debaixo do capô de um veículo). A desvantagem do material é que ele tem uma resistência relativamente baixa ao impacto (mesmo quando comparado com outros plásticos; veja o gráfico abaixo). O diagrama seguinte mostra a resistência relativa ao impacto do Nylon quando comparado com a resistência ao impacto de outros plásticos comumente usados, como ABS, Poliestireno (PS), ou Policarbonato (PC). Note-se que a resistência ao impacto do Nylon pode ser melhorada através de um processo chamado “condicionamento”. Por esta razão, assim como a facilidade com que o Nylon pode ser combinado com outros materiais para aumentar a sua resistência, é importante verificar as propriedades do material específico do Nylon que está a utilizar.

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Quais são as características do Nylon?

Agora que sabemos para que serve, vamos examinar algumas das principais propriedades do Nylon (PA). O Nylon é um copolímero de condensação que é composto por vários tipos diferentes de monómeros em combinação uns com os outros. Pode ser produzido de várias formas, normalmente começando com a destilação a partir do petróleo bruto, mas também pode ser produzido a partir de biomassa. O nylon é classificado como um material “termoplástico” (em oposição ao “termoendurecido”), que se refere à forma como o plástico responde ao calor. Os materiais termoplásticos tornam-se líquidos no seu ponto de fusão – um muito alto 220 graus Celsius no caso do nylon.

Um atributo útil sobre os termoplásticos é que eles podem ser aquecidos até o seu ponto de fusão, resfriados e reaquecidos novamente sem degradação significativa. Em vez de queimar, os termoplásticos como o Nylon liquefazem, o que permite que eles sejam facilmente moldados por injeção e, em seguida, reciclados. Em contraste, os plásticos termoplásticos só podem ser aquecidos uma vez (normalmente durante o processo de moldagem por injeção). O primeiro aquecimento faz com que os materiais termoplásticos se fixem (semelhante a um epóxi de 2 partes), resultando em uma mudança química que não pode ser revertida. Se você tentasse aquecer um plástico termofixo a uma temperatura alta uma segunda vez, ele queimaria. Esta característica torna os materiais termofixos candidatos pobres para reciclagem.

Por que o nylon é usado com tanta freqüência?

Nylon é freqüentemente usado em engrenagens, buchas e rolamentos de plástico devido às suas propriedades inerentes de baixa fricção. O nylon não é o plástico mais escorregadio disponível – tipicamente, recomendamos o acetal se a baixa fricção for a única consideração. No entanto, seu alto desempenho em outras propriedades mecânicas/químicas/térmicas fazem dele uma boa escolha para peças que podem ver muito desgaste.

Nylon também é um plástico incrivelmente útil para aplicações que requerem tanto um material plástico quanto uma alta temperatura de derretimento. É também incrivelmente diversificado. O nylon pode ser adaptado a uma grande variedade de usos devido às muitas variantes diferentes na produção e as propriedades ajustáveis do material resultantes dos diferentes materiais com os quais o nylon pode ser combinado. Nos Mecanismos Criativos, temos utilizado o nylon em diversas aplicações em diversas indústrias. Alguns exemplos incluem o seguinte:

• Produtos de consumo (por exemplo, brinquedos). Trabalhamos em uma scooter no passado que eventualmente era moldada em Nylon com enchimento de vidro.
• Pontos de impacto de móveis.
• Modelos impressos 3D para aplicações de alto calor quando o ABS não é uma opção (embora esta seja uma opção, normalmente usamos materiais compostos de Nylon mais pela sua resistência e menos pelo seu desempenho de temperatura quando a impressão 3D).
• Temporos para transmissões de mecanismos.

Quais são os diferentes tipos de Nylon?

Embora o Nylon tenha sido descoberto e patenteado inicialmente pela Wallace Carothers da Dupont, ele foi produzido (como Nylon 6) três anos depois (em 1938) usando uma metodologia diferente pelo químico alemão Paul Schlack, então trabalhando na IG Farben. Na era moderna, é fabricado por um grande número de empresas, cada uma tipicamente com seu próprio processo de produção, fórmula única, e nomes comerciais. Você pode ver uma lista completa de fabricantes de materiais aqui.

Variantes comuns incluem Nylon 6, Nylon 6/6, Nylon 66, e Nylon 6/66. Os números indicam o número de átomos de carbono entre os grupos ácido e amina. Os dígitos simples (como “6”) indicam que o material é concebido a partir de um único monômero em combinação consigo mesmo (ou seja, a molécula como um todo é um homopolímero). Dois dígitos (como “66”) indicam que o material é concebido a partir de vários monómeros em combinação uns com os outros (comonómeros). A barra indica que o material é composto de diferentes grupos de comonómeros em conjunto entre si (isto é, é um copolímero).

Como é feito o nylon?

Nylon, como outros plásticos, tipicamente começa com a destilação de combustíveis hidrocarbonados em grupos mais leves chamados “frações”, alguns dos quais são combinados com outros catalisadores para produzir plásticos (geralmente via polimerização ou policondensação). O nylon também pode ser produzido a partir de biomassa. Com base na natureza da biomassa, pode resultar potencialmente num material mais biodegradável. O processo real para a produção de náilon recai em uma de duas metodologias. A primeira envolve a reação de monômeros com grupos de aminas (NH2) reagindo com ácido carboxílico (COOH). A segunda consiste na reacção de diamina (uma molécula com 2 grupos x NH2) com ácido dicarboxílico (uma molécula com 2 grupos x COOH).

Nylon para Desenvolvimento de Protótipos em Máquinas CNC, Impressoras 3D, & Máquinas de Moldagem por Injeção

Nylon pode ser facilmente fundido em filamentos (útil para impressão 3D), fibras (útil para tecidos), filmes (útil para embalagem), e chapas (útil para fabricação de máquinas CNC). É também um material facilmente moldável por injeção. O estoque de nylon natural é mais comumente uma cor quase branca, e também é comumente disponível em branco e preto. Dito isto, o nylon pode ser tingido em praticamente qualquer cor. O material está facilmente disponível em forma de filamento para impressão 3D onde é aquecido, e o filamento fundido é fabricado na forma 3D desejada.

Quando nossa empresa projeta protótipos de peças de nylon, nós as usinamos CNC. Há alguns anos, a nossa empresa começou a fazer protótipos de ganchos de plástico para uso com cordas de bungee. Começamos com um protótipo de ABS FDM para confirmar tamanho/forma/estética/função. Em seguida, nós usinamos o gancho CNC em Nylon para testar a resistência. O passo final é a moldagem por injeção das peças de produção.

Com a moldagem por injeção, o Nylon é às vezes preenchido com uma certa porcentagem de fibras de vidro para aumentar sua resistência à tração. A percentagem de vidro é tipicamente entre 10% e 40%. Os ganchos que estamos moldando por injeção estão na verdade acima de 40%. As fibras de vidro aumentam a sua resistência, mas também têm impacto na forma como uma peça falha. Sem preenchimento de vidro, o nylon se dobra e se rende antes de quebrar. Com a adição das fibras de vidro (especialmente em percentuais maiores), a falha se torna uma quebra instantânea e quebradiça com o mínimo de flexão. Quando o Nylon tem um enchimento de fibra de vidro, é referido, por exemplo, como 30% GF Nylon. (GF significa “glass filled”).

Quais são as desvantagens do Nylon?

Embora o Nylon tenha uma temperatura de fusão alta, ele não resiste bem a uma chama aberta. É um material inflamável e queima rapidamente quando e se for exposto a uma chama aberta. Os retardadores de chama podem ser adicionados ao Nylon a fim de melhorar a inflamabilidade. Por exemplo, o Nylon utilizado para o colector num dos nossos novos projectos de design tem a maior classificação de chama (V-0).=

Nylon também pode ser negativamente afectado pela exposição UV, principalmente pela luz solar directa. Por causa disso, um estabilizador UV é frequentemente adicionado ao material antes de ser moldado por injeção.

br>Todos os dados para o Nylon não reforçado 6. *No estado padrão (a 25 °C (77 °F), 100 kPa). ** Source data . *** Source data