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Máquinas de negocios y comunicaciones
Los plásticos en los gabinetes de equipos electrónicos han aumentado a 160 kton de resinas y aditivos. Se espera que continúen las ganancias del 6,4 por ciento/año hasta 1997, cuando la categoría alcance las 215 kton. Solo en los EE. UU., Los plásticos en los gabinetes electrónicos aumentarán en un 5,5 por ciento/año a 97 kton en 1997. ABS, el antiguo líder del mercado, está siendo reemplazado por nuevas mezclas de ABS/PC. Específicamente, ABS/PC representa hoy más de 30 kton/año del mercado. Las principales oportunidades para las mezclas incluyen plásticos resistentes para carcasas, carcasas y teclados y plásticos conductores para el blindaje y el embalaje de componentes. Las aplicaciones se encuentran en artículos de consumo como computadoras (carcasas), centros de entretenimiento en el hogar (televisores, radios, VCR), videocámaras, teléfonos, sistemas de seguridad para el hogar, hornos microondas y equipos de oficina en el hogar, así como en la electrónica convencional, incluidos interruptores, enchufes y conectores, cajas de circuitos y de salida, cubiertas de cables y alambres, cajas de baterías y artefactos de iluminación. Dos requisitos de propiedades especiales en ciertas máquinas comerciales y aplicaciones eléctricas/electrónicas son la conductividad y la resistencia a las llamas. Las mezclas de polímeros intrínsecamente conductores con termoplásticos convencionales proporcionan un medio para procesar los primeros sin sacrificar su conductividad. Los usos son en aplicaciones de blindaje contra interferencias electromagnéticas (EMI). Mezclar un poliéter con PS o HIPS imparte suficiente conductividad para la protección ESD (descarga electrostática) en aplicaciones de empaque de microelectrónica. Los dominios muy alargados, como los que se producen en las áreas de piel de las piezas moldeadas por inyección, mejoran la conductividad al aumentar la probabilidad de superposición de dominios e interconectividad. Las matrices de mayor viscosidad proporcionan una mejor mezcla y elongación de los dominios, al mismo tiempo que promueven la migración del poliéter de menor viscosidad a las superficies moldeadas. Se dice que los polímeros y aleaciones a base de estireno/PVC tienen mejores características de capacidad de procesamiento y retardo de llama que los compuestos de PVC tradicionales y ABS retardante de llama. Los mercados de uso final objetivo son las carcasas de máquinas comerciales, los electrodomésticos, la construcción en general, la electrónica y la industria automotriz. Se utiliza un grado de elastómero de PP/EPDM resistente a las llamas para el recubrimiento por extrusión de cables eléctricos porque contiene solo un 5,5 por ciento de materiales de gas ácido, en comparación con el PVC que contiene un 25 por ciento. Grandes concentraciones de ácido-gas pueden corroer la superficie de equipos electrónicos sensibles si se exponen al fuego. Las mezclas de ABS/PC se pueden hacer retardantes de llama (clasificación de inflamabilidad UL de V-0 a 1,6 mm) para su uso en el mercado de la electrónica comercial sin el uso de aditivos de cloro o bromo o pérdida de la ventana de procesamiento. Las temperaturas de deflexión se pueden mantener a 91-102°C con una carga de 1,82 MPa. Las mezclas de PC/ABS utilizadas para la carcasa de la computadora palm-pad son resistentes a la intemperie y a la ignición. En una aplicación de ejemplo, una computadora portátil requiere que la resina seleccionada ofrezca resistencia al impacto para soportar el abuso físico y al aire libre que ocurre en el uso por parte de conductores de camiones, conductores de ferrocarriles y contratistas de construcción y civiles. La base de la computadora y el marco interior y exterior están moldeados con una mezcla negra de PC/ABS. Un cargador de carga para el llenado automático de cartuchos de computadora de cartuchos de 18 pistas es posible con mezclas de plástico. El cargador en sí está moldeado por inyección a partir de un compuesto de ABS/PC reforzado con fibra de vidrio lubricado. La vida útil de la fatiga se prolonga en gran medida con respecto a los materiales anteriores. Las carcasas para analizadores de redes informáticas están diseñadas en PC/ABS en lugar de en chapa metálica montada en un marco de aluminio fundido debido a su capacidad para soportar el mismo manejo abusivo. Mientras que la carcasa de metal llevó el peso de las unidades a 22 kg, la unidad con carcasa de PC/ABS rediseñada es más resistente que la unidad de estructura de metal sobre metal y pesa solo 11 kg. Un teléfono celular pequeño y liviano ultracompacto utiliza una mezcla de ABS/PC para un peso liviano y resistencia a los impactos. Su buena moldeabilidad permite la fabricación de una carcasa con un espesor de pared de solo 1,0 mm. La pared delgada permitió la reducción de los tiempos del ciclo de moldeo, lo que permitió reducir los costos y aumentar la productividad. Las lentes de ventana para equipos de prueba se moldean a partir de polisulfona transparente y luego se moldean por inserción en una caja de medidor de ABS/PC. Tanto la carcasa como la lente resisten combustible, aceite y disolventes comunes, y cumplen con los estándares militares de vibración y choque. Una aleación hecha de poliéster de cristal líquido y PPS se puede utilizar en conectores eléctricos y electrónicos, piezas de paredes delgadas y piezas de compuertas múltiples. Los dos materiales se complementan, ya que el LCP ofrece una buena resistencia de refuerzo y permite un buen flujo en secciones delgadas sin fl ash. El PPS reduce el costo de la aleación, reduce el alabeo y aumenta la resistencia de la línea de soldadura. Además, el material se puede procesar en moldes LCP.
Se utiliza una aleación de PC/acrílico en carcasas de baterías y teléfonos móviles. Las mezclas de PC/PET y PC/PBT ofrecen alta resistencia, tenacidad (incluso a baja temperatura), resistencia química, excelente estabilidad a los rayos UV junto con un mejor retardo de llama y colorabilidad. Se utilizan en equipos de telecomunicaciones para carcasas de radios marinas, carcasas y bases de antenas y teléfonos móviles. Mezclar un poliéter de descarga electrostática (ESD) con PS o HIPS imparte un nivel de conductividad suficiente para la protección ESD en aplicaciones de empaque de microelectrónica. Para un termoplástico de matriz dado, la eficiencia del poliéter ESD aumenta con el aumento de la viscosidad del material de la matriz. Este efecto es un resultado directo de una mejor dispersión del poliéter ESD en las matrices de mayor viscosidad. La distorsión de los dominios de poliéter ESD por los campos de flujo encontrados durante el moldeo por inyección tiene un efecto sobre la conductividad de la mezcla. Los dominios muy alargados en las áreas de piel de las piezas moldeadas mejoran la conductividad porque aumentan el potencial de superposición e interconectividad de dominios. En las piezas moldeadas por inyección, el poliéter ESD está más concentrado en las áreas interiores de las piezas basadas en matrices de menor viscosidad, mientras que lo contrario se aplica a las piezas fabricadas con matrices de mayor viscosidad. Las mezclas de polímeros intrínsecamente conductores (ICP) con termoplásticos convencionales ofrecían un medio práctico de procesar ICP sin sacrificar la conductividad. Uno de los principales usos de estas mezclas fue el blindaje contra interferencias electromagnéticas. En el área específica de máquinas comerciales, hay dos categorías: • manejo de documentos: fotocopiadoras, máquinas de fax, escáneres, impresoras • computadoras: computadoras portátiles y de escritorio, y componentes internos como discos duros. Para aplicaciones de manejo de documentos, existen varios componentes para los cuales los PAB son adecuados. Estos incluyen bases y chasis, que requieren un alto módulo; cuerpos de bolígrafos y dispositivos ópticos, que requieren una excelente estabilidad dimensional; partes móviles que requieren lubricidad y resistencia al desgaste; y rutas de papel que requieren disipación electrostática (ESD). Se producen requisitos similares para los componentes relacionados en las computadoras. Se requiere blindaje contra interferencias electromagnéticas (EMI) para gabinetes de computadoras y placas de circuito impreso. Entre los PAB más comunes especificados para estas aplicaciones se encuentran PC/ABS y PPE/PS. Para aplicaciones ESD/EMI, uno de los criterios clave de rendimiento es la resistividad de la superficie, en unidades de ohmios / cm2. La idoneidad de los materiales para diferentes aplicaciones puede basarse en la resistividad de la superficie. Existen varias tecnologías para lograr un rendimiento de blindaje ESD/EMI. Por lo general, se basan en rellenos y fibras que pueden incluir: • fibras de grafito y carbón • escamas de aluminio • negro de carbón • nanotubos de grafito • sales inorgánicas. Las características físicas importantes de estos rellenos y fibras dentro de la resina de matriz PAB son la relación de aspecto, el grado de dispersión, distribución, carga y área superficial por unidad de volumen. Todos ellos están relacionados con la capacidad del aditivo para establecer una red conductora. Otras aplicaciones específicas ya mencionadas que a menudo requieren tecnología de relleno y fibra son los componentes internos de la máquina comercial, como el chasis. En estas aplicaciones, la fibra de vidrio, las fibras de carbono, la mica y las perlas de vidrio son todas comunes. Hay ciertas características importantes relacionadas con el refuerzo/relleno y su capacidad para proporcionar una mejora del módulo dentro del PAB. Estos incluyen relación de aspecto, fracción de empaquetamiento, tamaño de partícula, distribución del tamaño de partícula y grado de dispersión. Se espera que los refuerzos fibrosos aumenten la resistencia, la rigidez, la temperatura de distorsión por calor (HDT), la resistencia al desgaste, la resistencia al impacto (para materiales frágiles, generalmente resinas semicristalinas) y la gravedad específica. El flujo de fusión, el alargamiento a la rotura y la resistencia al impacto (para materiales dúctiles, típicamente amorfos) generalmente disminuyen con la adición de fibra. Sin embargo, los PAB reforzados con fibra pueden ser más resistentes que sus componentes de resinas puras. Los refuerzos no fibrosos como la mica o las perlas de vidrio aumentan la resistencia, el HDT y la gravedad específica al tiempo que disminuyen la resistencia al impacto y el flujo de fusión. Las combinaciones de refuerzos fibrosos y no fibrosos se utilizan a menudo para superar los efectos de orientación inherentes al moldear por inyección PAB que contienen fibra. Esto se hace para aplicaciones donde la consistencia dimensional es crítica, como los cuerpos de las plumas de las impresoras de inyección de tinta.
Uno de los criterios de rendimiento más importantes para estas aplicaciones es la contracción del molde y su grado de isotropía. Además, es deseable un coeficiente de expansión térmica (CTE) bajo. Los principios para formular plásticos para estas aplicaciones son simples. Primero, los rellenos tienen un CTE mucho más bajo que los plásticos, por lo que un modelo elemental para CTE basado en la fracción de volumen de relleno/refuerzo es adecuado para predecir la estabilidad dimensional mejorada para cargas altas. En segundo lugar, mediante la elección juiciosa de la relación de carga no fibrosa a fibrosa, se puede controlar el grado de anisotropía de flujo y de flujo cruzado. Llevando la tecnología de relleno/refuerzo un paso más allá, es posible capitalizar la resistencia inherente al desgaste proporcionada por estas formulaciones reforzadas. Para aplicaciones donde los componentes se mueven, esta característica debe diseñarse en la formulación. El desgaste se puede caracterizar por abrasión, desgaste adhesivo y transferencia de material, desgaste químico y pérdida de material por degradación y fusión inducidas térmicamente. Una de las medidas más importantes para estas aplicaciones es la tasa de desgaste, caracterizada por la pérdida de volumen de material por unidad de tiempo. Otra medida importante para estas aplicaciones es el coeficiente de fricción que incluye el coeficiente de fricción estático y el coeficiente de fricción dinámico. Se pueden utilizar varios enfoques para reducir el coeficiente de fricción. Estos incluyen la adición de fibras como vidrio y carbono, como se mencionó anteriormente, así como cargas como PTFE, grafito y disulfuro de molibdeno, y fluidos como siliconas. Las siliconas presentan desafíos especiales porque generalmente son incompatibles con los componentes del PAB. En las máquinas comerciales y las comunicaciones, otro elemento tecnológico clave, además de la tecnología de relleno y refuerzo, es el retardo de la llama. Underwriters Laboratory (UL) tiene varios criterios de clasificación para el desempeño de resistencia a las llamas dependiendo de la severidad de las aplicaciones (es decir, V-0, V-1, V-2, 5VA, 5VB). En muchas de las carcasas de máquinas comerciales y otras aplicaciones similares para PAB, como PC/ABS y PPE/PS, el tiempo de combustión bajo y la resistencia a goteos inflamados son esenciales. Uno de los desarrollos más recientes en esta área está relacionado con la creciente tendencia hacia la miniaturización. El paso de las computadoras personales de escritorio a las computadoras portátiles y los asistentes digitales personales significa que las carcasas deben ser más livianas y, sin embargo, proporcionar rigidez, resistencia al impacto y resistencia a temperaturas elevadas. Por lo tanto, los diseñadores se están moviendo hacia carcasas de paredes delgadas para dispositivos informáticos y teléfonos celulares. Por lo tanto, los PAB para estas aplicaciones deben tener un flujo de fusión mejorado. Recientemente, se han introducido en el mercado mezclas de PC/ABS para estas aplicaciones. Se caracterizan por un aumento en la velocidad de flujo de la masa fundida (g/10 min) del 50% a más del 100%.