Cargas y agentes de refuerzo

Una carga es una sustancia inerte, mineral o vegetal, que se añade a un polímero base y permite modificar sus propiedades mecánicas, eléctricas o térmicas, su aspecto superficial, o reducir el coste del material.

La elección de una carga se determina en función de las propiedades buscadas y debe cumplir una serie de restricciones:
- Compatibilidad con la matriz: ausencia de toxicidad, de decoloración o de impurezas molestas, neutralidad e inercia química, estabilidad al calor y a la luz, baja absorción de agua, sin influencia sobre la estabilidad del polímero ni sobre su color.
- Mojabilidad: buena distribución de los polvos en la matriz polimérica o buena adherencia de las fibras a la resina base.
- Uniformidad de calidad y de granulometría.
- Baja acción abrasiva sobre la herramienta de procesamiento.
- Coste adecuado a la aplicación.

Descargar la ficha resumen

Las cargas mejoran muchas propiedades que el material polimérico no posee o no puede alcanzar por sí solo. Permiten en particular obtener uno o varios de los siguientes efectos:
- mayor rigidez y dureza;
- regularización de la dilatación térmica y de la contracción;
- aumento de la resistencia térmica;
- disminución de la fluencia;
- modificación de las propiedades reológicas (flujo, tixotropía);
- mayor facilidad de procesamiento;
- modificación del aspecto (opacidad, color, textura).

Para permitir su incorporación, las cargas deben cumplir varias características químicas y físicas.

En efecto, las cargas no deben reaccionar químicamente con la matriz, los aditivos ni los estabilizantes. Además, es necesario tener en cuenta el color y el índice de refracción, la densidad, la tasa de materia volátil, el tamaño de las partículas, la dureza Mohs y la dispersabilidad.

Por lo general, las cargas esféricas tienen una interacción interfacial débil con la matriz polimérica y se comportan como cargas de relleno inertes, que sustituyen por efecto de masa un cierto volumen del polímero.
Así, los polvos y harinas económicos tienen un interés económico evidente. Estas cargas reducen el coste de la operación de moldeo, disminuyen la contracción y, en ocasiones, mejoran la resistencia mecánica del material (especialmente en compresión).

Por el contrario, las cargas fibrosas generan una interacción significativa entre su superficie y la matriz polimérica, y por tanto desempeñan (con excepción de las fibras vegetales) el papel de refuerzo del material plástico. Mejoran la resistencia a la rotura, aumentan la rigidez y garantizan una mejor conservación de estas propiedades a alta temperatura.

Por ello, suelen denominarse cargas de refuerzo o agentes de refuerzo.

Las cargas minerales suelen mejorar las propiedades dieléctricas, aumentar la resistencia al calor y a la humedad, incrementar la densidad del material de moldeo y disminuir la contracción.