Estudio de desgasificación en materiales plásticos para un portalámparas de iluminación automotriz.

Bueno Jimenez, Carlos Mauricio (2019) Estudio de desgasificación en materiales plásticos para un portalámparas de iluminación automotriz. Maestría thesis, Universidad Autónoma de Nuevo León.

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Resumen

La industria automotriz cada vez requiere componentes plásticos con mayor desempeño en sus propiedades térmicas y mecánicas capaces de mejorar su comportamiento ante la degradación para incrementar su ciclo de vida en servicio. En el área de iluminación automotriz, la presencia de emisión de compuestos orgánicos volátiles (VOCs) se produce cuando el portalámparas se expone a temperaturas superiores a los 100°C. Estos VOCs se condensan sobre la superficie del faro, lo cual reduce su transmitancia afectando negativamente la visibilidad del conductor. La empresa CEMM MEX S.A. de C.V, se especializa en la fabricación de productos de interconexión e iluminación exterior para la industria automotriz, como son arneses, portalámparas y conectores automotrices fabricados principalmente con materiales plásticos. El presente trabajo se enfocó al estudio de manera sistemática el rendimiento a la desgasificación de los materiales plásticos para la fabricación de sus portalámparas: poliamidas 46 sin refuerzos (PA46) y PA con 15% de refuerzo de fibra de vidrio (PA46 GF15); un tipo de poliéster aromático denominado polímero de cristal líquido (LCP) con 30% de refuerzo en mineral y la polieterimida con 10% de fibra de vidrio (PEI GF10), este último material seleccionado para la investigación por su temperatura de transición vítrea superior a 200°C. Adicionalmente, se evaluaron los perfiles de temperatura directamente sobre un faro de iluminación automotriz para conocer el rango de temperaturas de servicio. Se valoraron las temperaturas internas que se generan en los dispositivos de confinamiento para la prueba de desgasificación SAE/USCAR-15. También se determinaron las temperaturas mínimas del proceso inicial de condensación de VOCs para cada material a partir de resina virgen conforme a un método interno de la empresa. Las propiedades térmicas de los materiales se analizaron mediante calorimetría diferencial de barrido (DSC), se cuantifico el material volátil (% pérdida de peso) por análisis termogravimétrico (TGA), los VOCs se identificaron cualitativamente por cromatografía de gases (GC/MS) y espectroscopia de UV-vis para correlacionar la reducción de transmitancia asociado a la condensación de VOCs. En todos los casos se encontró una reducción en la transmitancia de luz visible con la cantidad de VOCs condensados sobre el sustrato de vidrio. El PA46 mostró una tendencia a una mayor cantidad de condensación de VOCs, mostrando una transmitancia de 58.43%, seguida del PA46 GF15 de 77.99%. Mientras que el material LCP presento una transmitancia del 88.96%, siendo entonces el PEI la muestra que presentó la menor emisión de VOCs ya que tuvo la mayor transmitancia de luz visible de 88.96%. Los principales componentes de desgasificación a 220°C fueron los siguientes: ciclopentanona y ciclohexano para PA46, tolueno, ciclohexeno y también ciclopentanona en las poliamidas 46 con 15% de fibra de vidrio y para LCP se identificó fenol, un derivado de ácido propanoico, palmitato de isopropil, y ftalato de bis. En las tres muestras están las señales en menor abundancia de humedad y aire, ya que predomina el nitrógeno y oxígeno, esto después de calentar las muestras. Derivado del presente estudio se concluye la importancia de conocer el porcentaje de emisión de VOCs de los materiales plásticos utilizados para aplicaciones de iluminación automotriz. Esto permitirá hacer una selección adecuada de los materiales para fabricar componentes con un alto rendimiento y desempeño durante su tiempo de vida útil.

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