Todo sobre el Nylon (PA). Propiedades, cómo usar y las mejores marcas

¿Qué es el Nylon?

El nylon (PA) es un material termoplástico sedoso. Se puede fundir y procesar en fibras, películas y otras formas, una propiedad que se presta maravillosamente para la impresión en 3D. El nylon se utiliza en una amplia variedad de materiales porque es duradero, resistente a los productos químicos, muy fuerte y fácil de lavar. También puede soportar una buena cantidad de abrasión y absorción de humedad. Las aplicaciones en un entorno de alta temperatura también tienden a utilizar nylon porque ofrece una resistencia a altas temperaturas. Un ejemplo de tal uso es el nylon en el compartimiento del motor de los vehículos.

Al ser un material termoplástico, el nylon tiene un punto de fusión de 220ºC. Puede ser calentado a esa temperatura, enfriado, y luego recalentado de nuevo sin ninguna degradación significativa. La capacidad del nylon para licuarse a 220ºC lo convierte en una buena opción para el moldeo por inyección. El nylon tiene un uso interesante en piezas móviles como engranajes y cojinetes porque tiene propiedades de baja fricción. El nylon puede no ser el más resbaladizo de todos los plásticos disponibles en el mercado, pero aún así es lo suficientemente bueno como para ser usado con piezas donde hay mucho desgaste y movimiento.

Además de todo lo anterior, ¿sabías que el nylon también se puede utilizar en la impresión en 3D? De hecho, es uno de los materiales más versátiles y fiables para hacer impresiones. En este artículo, te contamos todo sobre la impresión con uno de nuestros materiales favoritos. Pero empecemos desde el principio.

Historia del Nylon

La famosa compañía americana DuPont produjo por primera vez el nylon en 1935. Después de la Primera Guerra Mundial, DuPont había producido un material llamado Rayón, y esa experiencia fue crucial para ayudarlo a producir Nylon. En febrero de 1935, Wallace Carothers produjo lo que ahora se conoce como Nylon 6,6 en las instalaciones de investigación de DuPont. DuPont obtuvo posteriormente una patente para el nylon tres años más tarde, en septiembre de 1938. Fue el resultado de un proceso de 8 años que comenzó en 1930, cuando DuPont inició el proyecto de creación de Nylon.

En 1938, un científico alemán llamado Paul Schlack, de la compañía IG Fabran, también produjo nylon usando un método diferente al utilizado por Carothers. Su nylon era conocido como nylon 6.

Después de su descubrimiento, el nylon se comercializó en ferias y exposiciones. También encontró el favor con el público americano porque fue colocado para ser una alternativa a las importaciones de seda de Japón. La reducción de cualquier tipo de importaciones procedentes de Japón se consideró buena en aquel momento. Las medias de nylon fueron uno de los productos más populares después de su descubrimiento inicial.

El uso del nylon ha crecido significativamente con el tiempo y se están fabricando más productos con nylon que nunca antes. Hoy en día, el mercado del nylon 6 y del nylon 66 supera los 25.000 millones de dólares.

Fabricación de Nylon

El nylon se forma como resultado de una reacción entre monómeros difuncionales que contienen partes iguales de amina (NH2) y ácido carboxílico (COOH). Otra forma de producir nylon es la diamina (2 veces NH2) con ácido dicarboxílico (2 veces COOH). En ambos procesos se forma una cadena de monómeros en una estructura «ABAB». El nylon es un copolímero, y cada monómero de la cadena tiene el mismo grupo reactivo en ambos extremos.

El nylon producido a partir de la biomasa tiene una naturaleza más biodegradable. La mayoría de los nilones son semicristalinos y tienen un alto grado de resistencia térmica y química. El nylon también tiende a absorber la humedad del entorno hasta que se alcanza un nivel de equilibrio. Esta presencia de humedad tiende a aumentar la resistencia al impacto y la flexibilidad del material. Existen diferentes tipos de nylon que pueden ser producidos para dar una amplia variedad de propiedades físicas, tales como la gravedad específica y los puntos de fusión.

Diferentes grados de Nylon

Los diferentes tipos de nylon se indican con diferentes «números de nylon». El nylon está disponible como homopolímero, copolímero y nylon reforzado. Un solo número de nylon denota un homopolímero, mientras que dos dígitos denotan el uso de múltiples monómeros en combinación. Una barra oblicua sugiere que se utiliza más de un grupo de comonómeros en combinación para producir el material. El nylon también se puede mezclar y combinar con otros plásticos de ingeniería. Ciertas mezclas de nylon se utilizan en industrias específicas. Algunos de los tipos de nylon son:

• Nylon 6 – Esto es lo que Paul Schlack creó en Alemania. Muy popular en estos días.
• Nylon 66 – Esta es una forma muy popular de nylon, creada por DuPont.
• Nylon 510 – Se cree que este tipo de nylon fue estudiado por Carothers incluso antes de que se enfocara en el nylon 66.
• Nylon 6/66 – Este es un copolímero también conocido como DuPont Zytel.

Aplicaciones del Nylon

• Automotriz: El nylon se utiliza para hacer manijas de puertas de vehículos. Esto se debe a que las propiedades requeridas para ellos son una buena apariencia, pintabilidad y buena resistencia a los rayos UV. También tiene que ser rígido y resistente. Otra parte de los coches fabricados con nylon es la parrilla del radiador. El nylon se utiliza incluso en los neumáticos.
• Eléctrico: El nylon se utiliza para fabricar interruptores de baja tensión. Los interruptores incluyen productos como relés, fusibles, disyuntores, interruptores y contactores.
• Mejoras en el hogar: Nylon 6 y 66 se utilizan como fibras en alfombras. También se utiliza en muebles, especialmente en los puntos de contacto.
• Papel moneda: Los billetes de EE.UU. utilizan un papel de alta calidad como materia prima. Este papel de alta calidad utiliza nylon.
• Uso militar: Los paracaídas, tiendas de campaña y cuerdas están hechos de nylon. Durante la Segunda Guerra Mundial, este fue el caso para reemplazar las importaciones de seda.
• Productos domésticos y de consumo: El nylon se utiliza para hacer ganchos y peines. Los cepillos de dientes, las guillotinas y los sedales también se fabrican con filamentos de nylon. Los patines en línea y las fijaciones de esquí también utilizan nylon. Las cuerdas de las guitarras a veces también contienen nylon.
• Ropa: Las medias, batas, vestidos, vestidos, ropa repelente a la intemperie están hechos de nylon. La ropa deportiva usa mucho nylon porque absorbe la humedad del cuerpo. Se ajusta perfectamente al cuerpo y se utiliza para fabricar el moderno tipo de ropa deportiva con engranajes de compresión. El nylon, al ser un material sintético, cuesta menos que los materiales naturales.
• Envasado de alimentos: El nylon se utiliza para hacer películas de embalaje de alimentos. Las envolturas de carne y las vainas de salchichas están hechas de nylon. Las bolsas de horno también se fabrican con nylon porque el material es resistente a altas temperaturas.

Prototipos de nylon con máquinas CNC e impresoras 3D

Máquinas CNC

El nylon es un material que se puede convertir en chapa por calentamiento y fusión. La forma de la hoja es útil con las máquinas CNC, ya que funciona bien con un proceso de mecanizado que implica un molino o torno. El nylon tiene una rigidez razonablemente alta junto con la dureza, todo lo cual se traduce en una gran maquinabilidad. El nylon 6 y el nylon 66 se utilizan comúnmente con máquinas CNC para la fabricación de prototipos. Los costes de producción también pueden mantenerse bajos, ya que el nylon es uno de los plásticos más baratos disponibles en el mercado.

Impresión en 3D

El nylon también está disponible en forma de filamento que puede utilizarse con impresoras 3D para crear prototipos utilizando archivos de diseño asistido por ordenador. Como el nylon es un termoplástico que se puede fundir y luego enfriar sin degradación, se utiliza con impresoras 3D. La impresora 3D calienta básicamente el filamento de nylon y lo deposita según el diseño del prototipo. Normalmente, el color del nylon es blanquecino, negro o blanco. Sin embargo, como puede ser teñido usando varios colores, el nylon puede ser usado con una impresora 3D para lograr todo tipo de diseños y apariencias que un prototipo necesita tener.

Moldeo por inyección

El nylon también se puede utilizar para hacer prototipos utilizando el proceso de moldeo por inyección. El nylon que se utiliza para el moldeo por inyección a menudo se llena con una cierta cantidad de fibra de vidrio. Esto aumenta la resistencia a la tracción del material de nylon. Sin la mayor resistencia a la tracción, el prototipo de nylon podría doblarse o romperse. Normalmente la proporción de fibra de vidrio mezclada varía entre el 10% y el 40%.

¿Cuáles son los beneficios de usar nylon?

El nylon es conocido por ser un material fuerte y ligero. Como testimonio de su fuerza, cómo hemos apuntado anteriormente fue muy utilizado para fabricar paracaídas, tiendas de campaña, neumáticos, cuerdas y otros suministros militares durante la guerra, sólo poco después de su descubrimiento. Las aplicaciones modernas del nylon incluyen ropa, refuerzo para llantas de autos y equipo mecánico moldeado por inyección. Además de ser excepcionalmente fuerte, el nylon es resistente a la abrasión y a la degradación química. Es elástica y fácil de lavar. También tiene un bajo coeficiente de fricción, lo que lo convierte en un material ideal para engranajes y bujes.

En términos de impresión 3D, el nylon se utiliza comúnmente cuando se imprimen piezas que necesitan ser duraderas y sobrevivir al desgaste mecánico. Estos son los momentos en los que la fuerza del PLA o ABS no es suficiente. Tiene una excelente relación entre fuerza y flexibilidad, lo que da como resultado productos que son muy fuertes pero que tienen un poco de flexibilidad.

El nylon también tiene una excelente adhesión de capa a capa, lo que también proporciona más resistencia a sus impresiones. Además, no emite ningún olor desagradable durante la impresión (aunque recomendamos imprimir en una habitación bien ventilada). Haciendo sus aplicaciones aún más diversas, el nylon absorbe fácilmente el agua haciendo que sea más fácil de teñir o colorear.

¿Cómo se trabaja con el nylon?

Hay una serie de retos y requisitos en la impresión con nylon. El primer reto es que tendrá que imprimir a temperaturas muy altas, de 260 a 280 °C. Ten en cuenta que no todas las impresoras están equipadas para temperaturas tan altas. La mayoría de las impresoras vienen con extremos calientes que utilizan plásticos como PEEK o PTFE. La desventaja es que estos plásticos comienzan a degradarse a temperaturas superiores a 240 °C, emitiendo humos nocivos. Por esta razón, un extremo caliente de todo el metal es necesario cuando se imprime usando un filamento de nylon.

El nylon es más propenso a deformarse que el ABS, por lo que recomendamos imprimir sobre una base de vidrio calentada a unos 75 °C. Se puede obtener una buena adherencia al lecho aplicando una capa fina con una barra de pegamento a base de PVA. Si esta solución de bajo coste no funciona para ti, entonces no puedes equivocarte al usar hojas de adhesión como las de BuildTak.

Para reducir el riesgo de deformación, no recomendamos utilizar un ventilador de refrigeración durante la impresión. También puede prevenir corrientes de aire o evitar imprimir en una habitación fría para obtener los mejores resultados. Para ir un paso más allá, puede utilizar una cámara o caja calefactada mantenida a una temperatura de unos 45 °C.

El nylon se puede imprimir a velocidades relativamente altas. Recomendamos un ajuste de 30 mm/s a 60 mm/s.

Una cosa importante a recordar cuando se trabaja con nylon es que es un material extremadamente higroscópico. Esto significa que puede absorber fácilmente la humedad del aire. La impresión con un filamento que no ha sido secado provocará la evaporación del agua durante la extrusión, que tenderá a dejar cavidades o burbujas de aire en la impresión. Esto evitará la adhesión de la capa, debilitará el producto y hará que la impresión no sea tan atractiva.

Para asegurarte de que estás trabajando con un filamento de nylon seco, recomendamos secarlo durante 2 horas en una estufa antes de usarlo. Si necesitas almacenar el filamento, deberás utilizar un recipiente hermético y guardarlo con unas pocas bolsas de desecante.

Otra cosa a recordar al almacenar filamentos de nylon es que el nylon puede degradarse con el tiempo. La mayoría de los productos de nylon tienen una vida útil de sólo 12 meses antes de que empiecen a deteriorarse en calidad.

¿Cuáles son las desventajas de usar nylon?

• A pesar de tener un alto punto de fusión, el nylon no funciona muy bien cuando se expone a una llama abierta.
• El nylon es inflamable y se quema fácilmente cuando se expone al fuego. Por lo tanto, se necesita añadir un retardante de llama  al nylon cuando se utiliza en una aplicación que involucra la exposición a la llama abierta o al fuego.
• El nylon se ve afectado por los rayos UV que pueden estar presentes en la luz solar. Por lo tanto, para ciertas aplicaciones en las que interviene la luz solar, es necesario añadir un estabilizador de rayos UV a la materia prima de nylon antes de fabricar el producto.
• El nylon emite vapores tóxicos que contienen cianuro de hidrógeno cuando se quema en un incendio. Esto no es bueno desde el punto de vista medioambiental. La incineración de nylon también es costosa y, por lo tanto, la mayor parte del nylon se encuentra a menudo en los vertederos de basura. Se tarda de 30 a 40 años en deteriorarse y descomponerse.
• No todas las impresoras 3D están equipadas para ofrecer las temperaturas de impresión que requieren los filamentos de nylon. Si no estás seguro de si tu modelo en particular está hecho para imprimir con nylon, lo mejor es preguntarle al fabricante.
• La propiedad higroscópica del nylon significa que podrías necesitar comprar algunos accesorios adicionales para manejar y almacenar adecuadamente tu filamento. Imprimir en ambientes húmedos, como en los países templados, también puede ser un gran desafío. Tal vez tengas que invertir en un secador de filamentos dedicado, lo que supondrá otro gasto adicional.
• Las impresiones hechas de nylon son propensas a deformarse y encogerse, por lo que es posible que no sean tan precisas como deseas. La solución ideal para reducir la deformación es utilizar una cámara o caja calentada durante la impresión.

¿Cuáles son las mejores marcas de filamentos de nylon?

El mercado de los filamentos de nylon para impresión 3D no es tan amplio como el de otros filamentos alternativos, por lo que las opciones pueden ser bastante limitadas. Dado esto, las mejores marcas de filamentos de nylon disponibles en el mercado hoy en día son las siguientes.

Gizmo Dorks es una marca conocida de filamentos de impresión 3D, y sus filamentos de nylon están disponibles en tamaños de 1,75 mm y 3,00 mm. Los carretes son bastante pequeños con sólo 200g, lo que los hace perfectos para aquellos que quieren experimentar con el uso de nylon para sus impresiones.

eSun tiene su propia marca de filamentos de nylon que están disponibles en bobinas de 1kg. Los filamentos tienen un tamaño de 1,75 mm y un aspecto semitransparente natural.

Para aplicaciones más pesadas, el filamento de nylon relleno de fibra de carbono de eSun puede ser exactamente lo que necesitas. Combinando carbono y nylon, se pueden crear impresiones más estables y rígidas. Las impresiones hechas de nylon relleno de fibra de carbono también tienen menos tendencia a deformarse, lo que resulta en impresiones de mejor calidad. Los filamentos de nylon rellenos de fibra de carbono están disponibles en bobinas de 0,5 kg y 1 kg, y en un tamaño de 1,75 mm.

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El filamento de Nylon 645 de Taulman fue especialmente diseñado para ser utilizado en la impresión en 3D. Con una mejor adhesión, menor absorción de agua y mayor absorción de colorantes, este producto de filamento proporciona todas las ventajas que necesitará para realizar impresiones de alta calidad. El filamento Taulman Nylon 645 está disponible en bobinas de 1lb y en un tamaño de 1.75mm. Este producto está disponible tanto en negro como en colores naturales.

El filamento del Puente Taulman es otro filamento diseñado a medida por Taulman que actúa como un producto «puente» entre el Nylon 645 y otros filamentos en el mercado. Es más asequible, pero ofrece una resistencia a la tracción muy alta, una mejor adherencia y una menor absorción de agua. El filamento Bridge está disponible en colores negros y naturales, en bobinas de 1 libra y en un tamaño de 1,75 mm.

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Propiedades y especificaciones

Tipo de propiedad		Detalle
Nombre Científico		Poliamida (PA)
Código de identificación de la resina		Otros (7)
Fórmula química		NH-(CH2)5-CO]n
Resistencia a la tracción		76 MPa (11000 PSI)
Constante dieléctrica		3.4
Gravedad Específica		1.13
Temperatura de fusión		220oC
Resistencia a la flexión		110 MPa (16000 PSI)
Temperatura máxima de uso continuo		150oC a 185oC
Tasa de contracción		1,3 – 1,7% (0,013 – 0,017 in/in)
Resistencia al impacto		5 – 13 Kj/m2
Alargamiento de rotura		60% (110% para nylon 6/66)
Dureza Rockwell		M80 (nylon 6), M90 (nylon 6/6)
Relación de Poisson (v)		0,39 a 0,41
Temperatura de Deflexión de Calor		160oC a 66 PSI
Temperatura del molde de inyección (Típica)		54oC a 93oC
Químico	Nivel de resistencia
Ácido (Concentrado)	Pobre
Ácido (Diluido)	Bueno
Alcohol	Pobre
Álcalis	Promedio
Hidrocarburos Aromáticos	Pobre
Grasas y Aceites	Bueno
Hidrocarburos Halogenados	Promedio
Halógenos	Pobre
Cetonas	Bueno

Conclusión

Aplicaciones:

• Partes y equipos mecánicos
• Cuerda
• Tejido en textiles
• Refuerzos para neumáticos de automóviles

Propiedades:

• Extremadamente duradero
• Excelente relación resistencia-flexibilidad
• Buena adherencia de la capa
• Resistente a la abrasión
• Resistente a los productos químicos
• Bajo coeficiente de fricción
• Alta absorción de humedad
• Puede ser fácilmente coloreado o teñido
• Temperatura de impresión recomendada 260 a 280 °C
• Temperatura recomendada del lecho 75 °C
• Cámara calentada Recomendada; mantener a 45 °C
• Velocidad de impresión de 30mm/s a 60mm/s
• Adhesión Capa fina de pegamento en barra a base de PVA (como Elmer’s) o BuildTak hojas de adhesión
• Refrigeración No se necesita ventilador de refrigeración; si es posible, imprima en una habitación sin corrientes de aire o sin refrigeración.

El nylon es el material favorito de muchos entusiastas de la impresión en 3D, y por una buena razón. Es extremadamente versátil, y la durabilidad de sus impresiones no tiene parangón con ningún otro plástico. Con la fuerza que el nylon ha demostrado en el campo de la impresión en 3D, es una apuesta segura que seguirá siendo uno de los materiales sintéticos más útiles del mundo. Si has estado tratando de hacer una impresión duradera, y no lo has conseguido con otros materiales, entonces el nylon es la respuesta. Puede ser difícil usarlo al principio, pero estamos seguros de que también será uno de tus materiales favoritos después de un tiempo.