Polímeros para autos - Interiores

Para los nuevos autos producidos cada año, los polímeros encuentran amplias aplicaciones en el compartimiento de pasajeros. Algunos de ellos son bien conocidos, por ejemplo, espumas para asientos, pero otros están más o menos ocultos, como vigas de tableros de instrumentos o escudos acústicos. También hay piezas pequeñas como sellos, cubiertas de pedales, manijas, botones que usan materiales muy diversos.
Todos estos plásticos varían de acuerdo a:

• Los países, 
• Los fabricantes de automóviles incluso en el mismo país. 
• La difusión del modelo. 
• La posición del modelo en el rango global. 

¿Quién quiere qué?
Hoy en día, los consumidores, los ingenieros y los legisladores están buscando varios objetivos que a veces son contradictorios:

• Para los clientes son importantes: 
• Estilo, 
• Comodidad, 
• Costo, 
• Ergonomía. 
• Para los ingenieros son importantes: 
• Ahorro de peso, 
• Reducción de costos, 
• Facilidad de procesamiento, 
• Cumplimiento de la normativa. 
• Los legisladores requieren más: 
• La seguridad, 
• Respeto del medio ambiente, 
• Reciclaje 

En consecuencia, las motivaciones para usar plásticos, TPEs y compuestos son variadas:

• Técnicas: conformidad con las normativas de impacto, libertad de diseño para optimizar el estilo, estética y durabilidad a largo plazo ...
• Económico: elección de procesos adaptados que permitan la producción masiva, series pequeñas, concepto de carro, modelos especiales. Facilidad de procesamiento y supresión o reducción de pasos de acabado.
• Ambiental: la reducción del consumo de combustible y la emisión de gases requiere vehículos más ligeros. El reciclaje debe aumentar y debe ser más fácil gracias al fácil desmontaje y la elección de materiales compatibles 

Recordemos que algunas normativas desincentivan las aplicaciones de PVC.

¿Dónde se usan los polímeros?
Las partes interiores consumen más del 50% de todos los plásticos utilizados en un automóvil.

Debido a la diversidad de aplicaciones, la clasificación de las piezas de plástico es difícil. Teniendo en cuenta las partes mismas podemos distinguir:

• Tablero
• Asientos
• Vestidura
• Acojinamiento
• Aislamiento
• Bolsas de aire
• Partes misceláneas 

En las Figuras 1a, 1b y 1c se muestra otra clasificación en relación con las propiedades predominantes. Algunas partes se pueden citar en varias figuras debido a varias características importantes.

Figura 1a: Elementos interiores con propiedades de amortiguación y aislamiento

Figura 1b: Elementos interiores con desempeños estructurales

Figura 1c: Elementos interiores con funciones estéticas

Dos conceptos importantes
La industria automotriz desarrolla varios conceptos para facilitar el montaje, el control de inventario y la compra.

El compartimiento de pasajeros está particularmente preocupado por:

• Concepto mono-material
• Los módulos listos para instalar.

Concepto mono material: Algunas partes, tales como los tableros, son una combinación inseparable de varias subpartes de diferentes materiales que hacen que sea imposible desmontarlo. Se recomienda la elección de materiales compatibles para permitir el reciclaje. Por ejemplo, una parte puede estar hecha de varias subpartes de olefinas:

• Polipropileno reforzado con fibra larga (LFRT) para una subparte estructural
• Espuma de polipropileno para una subparte de amortiguación.
• Elastómero de poliolefina termoplástico para capa externa. 

Los módulos listos para instalar: la industria automotriz prefiere los conjuntos de piezas ensambladas por el instalador de plástico e incluye elementos no plásticos, como los metálicos, la electrónica. Esto simplifica las compras y las operaciones en línea. Por ejemplo, un módulo de asiento incluye marco, acojinamiento, sistema de deslizamiento, dispositivo de control de posición

¿Qué polímeros?
Las partes interiores consumen:

• Termoplásticos: vea la Figura 2 que muestra las participación de los termoplásticos en el compartimiento de pasajeros. 
• TPE 
• Termoestables: poliuretano y BMC / SMC principalmente, pero también algunos muy específicos, como poliimidas para pequeñas partes, tales como bases de encendedores.

Figura 2: Participación de los termoplásticos en interiores de automoviles

Tablero
Es una parte compleja con varias subpartes de funcionalidades muy diferentes:

• Viga o sustrato estructural
• Panel de instrumentos con varios diales y vidrieria.
• Acojinamiento
• Capa externa
• Rejillas para calefacción y descongelación.
• Guanteras
• Parrillas

Sin pretender ser exhaustivos, los materiales son:

• Poliuretanos y poliureas de diversas rigideces, espumas semi flexibles y blandas, RIM.
• PVC y aleaciones PVC/ABS, PVC/ASA
• ABS, ASA, SMA o estireno anhídrido maleico
• Policarbonato y aleaciones con ABS.
• PMMA
• Poliamidas, poliftalamidas
• Acetal
• Óxido de polifenileno (PPO) o éter de polifenileno (PPE)
• GMTs, SMCs, BMCs
• Las poliolefinas están bien adaptadas al concepto de mono-material: polipropileno cargado con talco y LFRT, polietileno y polipropileno espumado , aleaciones de polipropileno/EPDM o TPO, copolímeros.

Vestidura interior
Las aplicaciones de vestidura interior son revestimientos decorativos con desempeños mecánicos, de seguridad y estéticos. Ellos incluyen:

• Paneles interiores.
• Puertas
• Pilares
• Volantes.
• Cubiertas de volante y bolsas de aire.
• Puertas de guantera.
• Consolas.
• Estantes de paquetes
• Rejillas para descongelador y parlante

Sin pretender ser exhaustivos, los materiales son:

• Poliuretanos y poliureas de diversas rigideces, semiflexibles y espumas suaves, RIM. 
• PVC y PVC / ABS, aleaciones de PVC / ASA. 
• Poliestireno, ABS, ASA, AES. 
• Policarbonato y aleaciones con ABS. 
• Poliamidas, poliftalamidas. 
• Acetal. 
• Paneles de doble pared hechos de policarbonato y óxido de polifenileno (PPO) o polifenileno éter (PPE) que pueden moldearse mediante termoformado. 
• GMTs, SMCs, BMCs. 
• Poliolefinas, bien adaptadas al concepto de mono-material: polipropileno cargados con talco, LFRT, polietileno y polipropileno espumado, aleaciones de polipropileno/EPDM o TPO, copolímeros, esterillas de fibras de polipropileno.

Asientos

• Las espumas de poliuretano y poliurea se usan muy a menudo para mayor comodidad. El revestimiento textil moldeado en sitio simplifica la fabricación.
• Los bastidores y los asientos deslizantes de los asientos delanteros y traseros pueden estar hechos de GMT, BMC, SMC. Las poliamidas reforzadas con fibra de vidrio se utilizan para asientos muy livianos destinados a automóviles deportivos.
• La poliamida se utiliza para el brazo oscilante del mecanismo de reclinación del asiento.

Sistema de bolsas de aire
Los autos ahora están equipados con varias bolsas de aire para garantizar la seguridad cuando ocurre un choque, pero hay algunos inconvenientes:

• El costo.
• El volumen determina el diseño del volante y limita la capacidad de otras cajas de almacenamiento.
• El peso.

El sistema de bolsa de aire incluye un dispositivo de encendido que genera rápidamente un alto volumen de gas y la bolsa de aire en sí. Esta es una bolsa de textil sintético eventualmente recubierta con silicona. Sus propiedades son:

• Impermeabilidad a los gases controlada.
• Alta resistencia a la tracción y al desgarre.
• Alta flexibilidad.
• Buena durabilidad.

Para reducir el peso, mejorar la flexibilidad y el almacenamiento de bajo volumen, para ahorrar costos, hay tendencias a reducir el peso del tejido para preservar las propiedades.

Escudos y barreras: materiales de amortiguación, absorción de sonido y calor.
Hay una gran cantidad de tales aplicaciones, por ejemplo:

• Escudos acústicos y térmicos debajo de la alfombra.
• Barreras del lado de la cabina entre el motor y el compartimiento de pasajeros, hechas de material absorbente del sonido, para evitar el ruido del motor.
• Subcapas para paneles de vestidura interior, paneles de puertas, revestimientos de techo o estantes para paquetes.Amortiguación e insonorización de los tableros, parasoles ...
• Las espumas y esterillas son, por ejemplo:
• Espumas de poliuretano y poliurea de diversas densidades y rigideces que se utilizan a menudo para la comodidad, la protección de los pasajeros, el aislamiento de las consolas, los reposacabezas, los reposabrazos y los paneles de las puertas, las puertas de las bolsas y la gestión de la energía.
• Las espumas de PE se utilizan para: aislamiento contra la humedad, agua, temperatura y el ruido, por ejemplo: sellado interior de las puertas, aislamiento térmico y fónico de los forros de techos; sellos de circuito de aire acondicionado, parlantes; acojinamiento de los espejos de maquillaje, amortiguación e insonorización de los tableros, paneles de puertas, parasoles, bajo doblado de alfombras, soportes de cintas adhesivas que permiten superar las carencias de planitud.
• Las espumas de PP se utilizan para: protección lateral de puertas, reposabrazos con asiento integrado para bebés, aislamiento de piso, aislamiento térmico y fónico de túneles de transmisión, maleteras, acojinamiento de parasoles, columnas de dirección, rodilleras, reposabrazos, cajas de herramientas y parrillas. ..
• Esteras ligeras de fibras, que pueden ser troqueladas y moldeadas térmicamente. Se pueden aplicar detrás de cualquier panel de vestidura interior, paneles de puertas, revestimientos del techo o estantes de paquetes como amortiguadores de sonido superiores.

Partes misceláneas

• Rejillas
• Manijas de puerta.
• Pedales de acelerador.
• Bases de encendedores.
• Sellos
• Compuestos sándwich transparentes de seguridad para parabrisas: capa central de butirato de polivinilo o ionómero y dos capas externas de vidrio.
• Cableado eléctrico de canales y bolsillos.
• Ayudas de montaje, ajustadores integrales.
• Películas adhesivas… 

Se usan todos los termoplásticos y termoestables (comunes, ingeniería o especialidades) pero en muy poca cantidad para cada función específica.

Conclusión

• Los compartimientos de pasajeros consumen más del 50% de los plásticos utilizados en un automóvil. Hay dos categorías de plásticos: 
• Las familias mas altamente consumidas: poliuretanos, polipropileno, PVC, ABS y otros estirénicos.
• Los plásticos de ingeniería y especializados que se usan en pequeñas cantidades para aplicaciones específicas.

Los plásticos prácticamente han eliminado los materiales tradicionales del interior del automóvil y ahora solo existe una competencia entre las diversas familias de plásticos. Las opciones dependen de:

• Restricciones ambientales: riesgos químicos, contaminación, aligeramiento que conducen al ahorro de combustible y contaminación.
• Atractivo: tacto suave, colores, frescura, durabilidad.
• Posibilidades de reciclaje: los termoplásticos son los preferidos frente a los termoestables y las poliolefinas están especialmente adaptadas al concepto de mono-material.
• Facilidad de procesamiento: decoración en molde, revestimiento textil en molde ...
• Ahorro de costos sin pérdidas de desempeño

Referencias:

Sitios Web, boletines técnicos: AES, APME, BASF, Bayer, Borealis, Citroen, Dow, DSM, DuPont, European Alliance for SMC, Fiat, GE, PRW, Renault, SAE

Michel Biron
Omnexus SpecialChem
3 Marzo 2004