BRPI0609629A2 - resina polimérica eletricamente condutora e método para fabricá-la - Google Patents
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Abstract
RESINA POLIMéRICA ELETRICAMENTE CONDUTORA E MéTODO PARA FABRICá-LA. Trata-se de resinas poliméricas, inclusive lâminas de resina polimérica, dotadas de boa eletro-condutividade e, ainda, de um método para fabricá-las. As resinas poliméricas exibem flexibilidade e têm eletro-condutividade não só na sua superfície, mas também ao longo de suas espessuras e, assim, podem ser usadas como materiais de blindagem contra ondas eletromagnéticas dotados de propriedades de absorção de impacto e vibração, bem como condutividade.
Description
"RESINA POLIMÉRICA ELETRICAMENTE CONDUTORA EMÉTODO PARA FABRICÁ-LA"
CAMPO DA TÉCNICA
A presente invenção refere-se a uma resinapolimérica eletricamente condutora e a um método parafabricar a mesma. Mais particularmente, a presente invençãorefere-se a uma lâmina polimérica adesiva que temflexibilidade e exibe eletro-condutividade em sua superfíciebem como ao longo de sua espessura e assim pode ser usadacomo lâmina de proteção contra ondas eletromagnéticas, tendopropriedades de absorção de impacto e de vibrações, bem comocondutividade. A presente invenção refere-se também a ummétodo para fabricar a lâmina polimérica adesiva acima.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
Muitas das ondas eletrônicas e ondaseletromagnéticas nocivas geradas em circuitos deinstrumentos eletrônicos podem prejudicar a função de peçaseletrônicas ou de dispositivos eletrônicos periféricos,deteriorar o desempenho, provocar ruido, degradar imagens,diminuir sua vida útil e gerar produtos de baixa qualidade.Para proteger equipamentos eletrônicos sensíveis contra taisondas eletrônicas e ondas eletromagnéticas, foramdesenvolvidos vários materiais de proteção. Por exemplo,sugeriu-se uma variedade de lâminas metálicas, tecidosrevestidos com metal, tintas condutoras, fitas condutoras ouelastômeros polimericos tornados condutivos.
Genericamente, os métodos a seguir foram usadospara dar condutividade a resinas com elastômerospoliméricos.
Por exemplo, durante a produção de resinas comelastômero polimerico, um pó ou carga condutora finamentedividida, como negro de fumo comum, grafite, prata, cobre,niquel ou alumínio, é disperso uniformemente sobre asresinas. Para dar condutividade às resinas, é necessárioformar, na resina polimérica, um caminho de partículas decarga interconectadas. Em outras palavras, as partículas demetal ou de negro de fumo devem estar em estado de contatopróximo o suficiente para permitir a passagem de elétrons.
Por exemplo, quando as partículas de negro de fumosão misturadas a resinas de uretano para dar condutividadeem algumas aplicações, usa-se 15 a 30 %, do peso total dasresinas, de partículas de negro de fumo. Entretanto, 40 % empeso ou mais de partículas de negro de fumo pode serdesejável para obter-se maior condutividade. A introdução departículas de negro de fumo numa quantidade grande como estadificulta a dispersão uniforme de tais partículas e reduz avisco-elasticidade de fusão das resinas, causando aaglomeração de partículas de carga e um significativoaumento da viscosidade. Quando se usa pó de metal, ele émisturado às resinas em uma quantidade equivalente a 2 a 3vezes o peso da quantidade de negro de fumo correspondentepara obter eletro-condutividade. Nesse caso, adispersabilidade se torna insatisfatória e a gravidadeespecifica aumenta.
Em suma, de acordo com o método acima descrito deintroduzir carga condutora em resinas poliméricas, tem sidodificil obter resinas polimericas que tenham eletro-condutividade aceitável bem como propriedades de proteçãocontra impacto e vibração.
De acordo com um outro método convencional, omaterial de blindagem contra ondas eletrônicas e ondaseletromagnéticas é obtido revestindo-se vários tecidos,redes não-trançadas, papel ou outras películas plásticas comum agente de revestimento que compreende um agentecondutivo. Tais materiais incluem tecidos laminados commetal e fitas condutoras. Entretanto, devido ao fato dessesmateriais não terem condutividade volumétrica, eles sãousados apenas em aplicações que exigem condutividadesuperficial.
Adicionalmente, de acordo com um outro métodoconvencional, para dar condutividade a uma lâmina desilicone, uma quantidade excessiva (70 % em peso ou mais) decarga é usada na lâmina de silicone. Entretanto, a relaçãocusto/beneficio deste método é muito ruim devido ao altocusto associado a uma grande quantidade de carga.
Exemplos de abordagens especificas para atribuircondutividade a resinas ou elastômeros poliméricos incluem:Patente Japonesa Publicada sob n- Hei 9-000816, PatenteJaponesa Publicada sob n- 2000-077 8 91, Patente n- U.S.6.7 68.524, Patente n- U.S. 6.784.363 e Patente n-U.S.4.548.862.
Entretanto, os métodos supra mencionados de acordocom a técnica anterior apresentam desvantagens, pois exigemuma etapa separada de tratamento de adesivo, ou precisamusar adesivos adicionais, por exemplo, fitas adesivas dupla-face.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
De acordo com uma modalidade exemplificativa dapresente invenção, é apresentada uma resina polimérica quetem eletro-condutividade em sua superfície e também ao longode sua espessura.
Mais particularmente, em uma modalidade, apresente de invenção fornece uma resina poliméricacompreendendo um componente polimérico e uma carga condutoradistribuída no componente polimérico. A resina poliméricapode ser resina do tipo lâmina, sendo que a lâmina incluiuma seção onde a carga condutora é disposta na direção daespessura da lâmina e uma outra seção onde lâmina onde acarga condutora é disposta na direção horizontal da lâmina,de tal modo que essa ordem na direção da espessura e direçãohorizontal permita que a carga presente na lâmina fiqueinterligada de uma superfície à outra da lâmina.
Conforme o uso em questão, o termo "componentepolimérico" está relacionado a um polímero formado porpolimerização de monômeros, que faz parte da resinapolimérica, salvo a carga ou aditivos.
0 componente polimérico que forma a resinapolimérica pode ser um polímero foto-polimerizável. Em umamodalidade exemplificativa, o componente polimérico é umpolímero acrílico e pode ser um polímero acrílico foto-polimerizável que pode ser produzido por foto-polimerização.Em uma outra modalidade exemplificativa, a resinapolimérica, de acordo com a presente invenção, pode serusada como adesivo devido à sua propriedade de aderência.
A resina polimérica pode tomar a forma de umalâmina ou lâmina adesiva. Se for conveniente, a resinapolimérica pode tomar a forma de uma fita adesiva - De acordocom uma modalidade exemplificativa da presente invenção, aresina polimérica é uma lâmina polimérica tendocondutividade elétrica e pode ser uma lâmina poliméricaadesiva tendo condutividade elétrica.
A resina polimérica, de acordo com a presenteinvenção, compreende uma carga condutora. Na modalidadeexemplificativa mostrada nas Figuras 2a-2c, a cargacondutora é distribuída nas direções horizontal e verticalda resina polimérica para formar uma estrutura de redeatravés da qual a corrente elétrica pode passar.
Em uma modalidade exemplificativa da resinapolimérica, de acordo com a presente invenção, o componentepolimérico e a carga estão presentes numa proporção de 10 a95 % em peso e 5 a 90 % em peso, respectivamente, tomando-secomo base o peso total da resina polimérica.
De acordo com uma modalidade exemplificativa dapresente invenção, a carga condutora é disposta pelasdireções vertical e horizontal da resina polimérica. Paraeste fim, as características de movimento da carga sãoutilizadas durante um processo de polimerização.Particularmente, uma carga condutora é adicionada a umacomposição polimérica em estado do tipo xarope onde osmonômeros não são curados completamente (doravante designadano presente, também, como "xarope-polimero") e depois oxarope-polimero resultante é submetido à foto-polimerizaçãopor irradiação de luz. Mais particularmente, quando seirradia xarope-polimero para fins de foto-polimerização, sea irradiação for controlada seletivamente para a superfíciedo xarope-polimero, e possível iniciar-se a foto-polimerização seletivamente sobre a superfície e, nessesentido, a carga pode ser distribuída no padrão desejado.
Para iniciar esta foto-polimerização seletiva,pode-se utilizar uma máscara, como um revestimento removíveltendo o padrão desejado. 0 revestimento removível é feito deum material que possa transmitir luz e com uma seção pre-determinada onde a transmissão de luz se ja suficientementereduzida ou não seja permitida, para que a foto-polimerização seja suficientemente reduzida ou não possa seriniciada diretamente sob a seção.
Assim, de acordo com um outro aspecto da presenteinvenção, propõe-se um método para fabricar uma resinapolimérica dotada de eletro-condutividade na direção de suasuperfície bem como ao longo da direção de sua espessura.Mais particularmente, no método para fabricar uma resinapolimérica, monômeros para produzir o polímero sãomisturados com a carga condutora e, então, a mistura éirradiada com luz para fazer a polimerização, sendo quesomente uma parte selecionada da superfície da mistura éirradiada com luz.
No método acima, os monômeros que produzem opolímero podem ser parcialmente polimerizados antes de seadicionar o polímero condutor que irá dispersaruniformemente a carga condutora na composição para fabricara resina polimérica.
Portanto, a presente invenção, sob o ponto devista de uma modalidade exemplificativa, fornece um métodopara fabricar uma resina polimérica, que compreende asetapas de:
formar um xarope polimérico através dapolimerização parcial dos monomeros que produzem o polímero;adicionar uma carga condutora ao xarope e misturá-los substancialmente a ponto de homogeneizá-los;
aplicar um revestimento removível dotado do padrãode mascaramento desejado sobre a superfície do xarope aoqual foi adicionada a carga; e
irradiar o xarope através do revestimentoremovível com a luz que fará a foto-polimerização.
Adicionalmente, a presente invenção fornece ummétodo para distribuir a carga em uma resina poliméricapreparada por um processo de foto-polimerização, quecompreende a etapa de irradiar com luz uma mistura quecontém os monomeros para produzir a resina polimérica e acarga, para que se realize a foto-polimerização, sendo queapenas uma parte da mistura é irradiada com luz, de tal modoque a carga possa ser distribuída sobre a resina poliméricasegundo um padrão desejado.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
Estes e outros objetivos, recursos e vantagens dapresente invenção se tornarão mais claros na descriçãodetalhada a seguir, quando tomada em conj unto com osdesenhos em anexo, nos quais:
A Figura 1 é uma imagem que mostra a aparência deuma lâmina de resina poliacrilica de acordo com umamodalidade exemplificativa da presente invenção;
A Figura 2a é uma vista esquemática que mostra oarranjo de carga na resina polimérica de acordo com apresente invenção;
A Figura 2b é uma imagem SEM (microscópioeletrônico de varredura) mostrando um corte transversal daresina polimérica do tipo lâmina de acordo com umamodalidade exemplificativa da presente invenção;
A Figura 2c é uma imagem SEM (microscópioeletrônico de varredura) mostrando a superfície da resinapolimérica do tipo lâmina de acordo com uma modalidadeexemplificativa da presente invenção;
A Figura 3 é uma vista esquemática que mostra umexemplo do padrão de um revestimento removível de acordo coma presente invenção;
As Figuras 4a e 4b são vistas esquemáticas quemostram a mudança de distribuição pela qual a carga passasob irradiação de luz com o uso de revestimentos removíveiscom e sem padrões; e
As Figuras 5a e 5b são imagens que mostram aresina polimérica do tipo lâmina, de acordo com a presenteinvenção, a partir da qual o revestimento removível estásendo removido (Figura 5a) , e a resina polimérica do tipolâmina, de acordo com a presente invenção, após a remoção dorevestimento removível(Figura 5b).
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
A presente invenção será explicada em maioresdetalhes nas partes que se seguem.
A Figura 2 mostra uma representação esquemática deuma resina polimerica 100 de acordo com uma modalidadeexemplificativa da presente invenção. A resina poliméricapode estar na forma de uma lâmina tendo uma espessura, t, nadireção do eixo geométrico z. A lâmina de resina poliméricada presente invenção é composta de um componente polimérico110 e uma carga condutora 120 distribuída no componentepolimérico. A lâmina de resina polimérica inclui uma seção130 onde a carga condutora é distribuída na direção daespessura da lâmina e outra seção 140 onde a carga condutoraé distribuída na direção horizontal da lâmina, de modo queesse arranjo distribuído pela direção da espessura e peladireção horizontal permita que a carga presente na lâminafique interconectada a partir de uma superfície da lâmina àoutra superfície da lâmina e também ao longo do comprimentoe da largura da lâmina. Quando a carga condutora é dispostanessas direções horizontal e vertical na resina polimérica,forma-se uma rede através da qual pode passar correnteelétrica. Essa rede condutora fornece condutividade elétricaatravés da lâmina de resina bem como ao longo de seucomprimento e largura.
As seções condutoras 130 da lâmina, que seestendem por toda a espessura da lâmina, podem serconformadas de acordo com um padrão desejado (por exemplo,uma grade, ver Figura 1) . A Figura 1 mostra uma grade deseções condutoras 130 que se estendem verticalmente atravésda lâmina de resina polimérica e áreas 150 do polimero quesão substancialmente isentas de partículas condutoras. Emvirtude de as áreas 150 serem essencialmente isentas departículas condutoras, as propriedades do componentepolimérico (por exemplo, aderência, absorção de vibração,propriedades de impacto, etc.) prevalecem. Isso éespecialmente útil se o componente polimérico for um adesivosensível à pressão, desde que se saiba que adesivossensíveis à pressão altamente carregados têm aderência menordo que o mesmo adesivo sensível à pressão e isento de carga.Assim, a lâmina de resina da presente invenção mantém suaspropriedades de aderência por ter áreas 150 que ficamessencialmente isentas de partículas.
Na resina polimérica de acordo com uma modalidadeexemplificativa da presente invenção, o componentepolimérico é um polimero que pode ser produzido porpolimerização de monômeros foto-polimerizáveis. Em outramodalidade, podem ser utilizados polímeros acrílicos f oto-polimerizáveis .
Uma modalidade exemplificativa de fabricar aresina polimérica inclui as etapas de misturar monômerosfoto-polimerizáveis com monômeros polares copolimerizáveis,executar uma pré-polimerização da mistura resultante paraformar um xarope polimérico foto-polimerizável comviscosidade de aproximadamente 0,5 Pa.s (500 cP) a 20 Pa.s(20.000 cP) , adicionar uma carga condutora ao xaropepolimérico e executar a polimerização seletiva do xaropepolimérico usando um revestimento removível tendo o padrãodesejado. De acordo com o método acima é possível obter umaresina polimérica que tem uma rede de carga condutora. Emuma modalidade alternativa, pode se usar materiaistixotrópicos como silica para espessar a mistura demonômeros o suficiente para formar um xarope..
0 monômero foto-polimerizável, que pode ser usadona resina polimérica, de acordo com a presente invenção,inclui um monômero alquil acrilato (incluindo monômeroalquil metacrilato), cujo grupo alquila tem 1 a 14 átomos decarbono.
Exemplos não limitadores de monômeros alquilacrilato incluem butil (met)acrilato, hexil (met)acrilato, n-octil (met)acrilato, isooctil (met)acrilato, 2-etil-hexil(met)acrilato, isononil (met)acrilato, etc. Adicionalmente,além do monômero alquil acrilato, podem ser utilizados oisooctil acrilato, isononil acrilato, 2-etil-hexil acrilato,decil acrilato, dodecil acrilato, n-butil acrilato, hexilacrilato, etc. Em uma outra modalidade, podem ser usadosisooctil acrilato, isonomil acrilato ou butil acrilato.
Tais monômeros alquil acrilato podem formarxarope-polimero foto-polimerizável através da polimerizaçãoparcial desse. Alternativamente, o xarope-polimero f oto-polimerizável pode ser formado por copolimerização dosmonômeros alquil acrilato com monômeros polarescopolimerizáveis. Embora não ha j a nenhuma limitaçãoespecifica na razão de mistura entre monômero alquilacrilato e monômeros polares copolimerizáveis, em umamodalidade, eles são usados em uma razão de peso de 99 ~ 50:1 - 50.
O monômero polar copolimerizável que pode serusado inclui monômeros altamente polares e monômerosmoderadamente polares. Quando o monômero alquil acrilato écopolimerizado com um monômero altamente polar, o monômeroalquil acrilato é usado, em uma modalidade, numa proporçãode 75 %, em peso, ou mais com base no peso do xaropepolimerico foto-polimerizável. Em uma outra modalidade, oalquil .acrilato é usado numa proporções de 50 % em peso oumais com base no peso do xarope polimérico foto-polimerizável.
Exemplos não limitadores de monômero altamentepolar incluem ácido acrilico, ácido itacônico, hidroxialquilacrilatos, cianoalquil acrilatos, acrilamidas ou acrilamidassubstituídas. Exemplos não limitadores de monômeromoderadamente polar incluem N-vinil pirrolidona, N-vinilcaprolactama, acrilonitrila, cloreto de vinil oudialilftalato.
O monômero copolimerizável altamente polar é usadoem uma quantidade de 25 %, em peso, ou menos, e em umamodalidade é usado em uma quantidade de 15 % em peso oumenos, com base no peso do xarope polimérico f oto-polimerizável. 0 monômero copolimerizável moderadamentepolar é usado em uma quantidade de 50 % em peso ou menos eem uma modalidade é usado numa entre 5 e 30 % em peso combase no peso do xarope polimérico foto-polimerizável. Taismonômeros copolimerizáveis polares servem para dar à resinapolimérica da presente invenção propriedades de aderência eforça de coesão, e para aumentar a força de aderência.
A resina polimérica de acordo com a presenteinvenção inclui uma carga condutora que dá à resinapropriedades de eletro-condutividade. Embora não hajanenhuma limitação especifica quanto ao tipo da cargacondutora, a carga condutora que pode ser usada incluimetais nobres, metais não-nobres, metais nobres e não-nobreslaminados com metais nobres, metais nobres e não-nobreslaminados com metais não-nobres, não-metais laminados commetais nobres e metais não-nobres, não-metais condutores emisturas desses. Mais particularmente, a carga condutorapode incluir ou compreender metais nobres como ouro, prata eplatina; metais não-nobres como niquel, cobre, estanho ealuminio; metais nobres e não-nobres laminados com metaisnobres como cobre, niquel, aluminio, estanho e ourolaminados com prata; metais nobres e não-nobres laminadoscom metais não-nobres como cobre e prata laminados comniquel; não-metais laminados com metais nobres e não-nobrescomo grafite, vidro, cerâmicas, plásticos, elastômeros emi ca laminados com prata ou niquel; não metais condutorescomo negro de fumo e fibra de carbono; e misturas desses.
A carga pode ser classificada genericamente como"particulado", embora o formato particular não sejaconsiderado crucial para a presente invenção e pode incluir,por exemplo, qualquer formato convencionalmente envolvido nafabricação ou formação de materiais condutores do tipo oradescrito. Tais formatos incluem, por exemplo, micro-esferasocas ou sólidas, balões elastoméricos, flocos, plaquetas,fibras, hastes, partículas de forma irregular, ou umamistura dessas. Similarmente, o tamanho das partículas dacarga também não é considerado crucial, podendo estar em umafaixa de distribuição restrita ou ampla. Em uma modalidadeexemplificativa da invenção, o tamanho da partícula podeestar em uma faixa entre aproximadamente 0,250 e 250 e,em uma outra modalidade, entre aproximadamente 1 e 100 jxm.
O componente polimerico e a carga estão presentesna resina polimérica condutora de acordo com a presenteinvenção, em uma quantidade de 10 a 95 %, em peso, e 5 a 90%, em peso, respectivamente, com base no peso total daresina polimérica. Em uma outra modalidade, o componentepolimerico e a carga estão presentes na resina poliméricacondutora de acordo com a presente invenção, em umaquantidade de 40 a 80 % em peso e 20 a 60 %, em peso,respectivamente, com base no peso total da resinapolimérica.
Adicionalmente, para fornecer as propriedadesfísicas exigidas a um produto especifico ao qual a resinapolimérica é aplicada, a resina polimérica de acordo com apresente invenção pode adicionalmente incluir pelo menos umacarga adicional diferente da carga condutora acima. Não hánenhuma limitação especifica quanto ao tipo da cargaadicional, desde que ele não prejudique as características ea utilidade da resina polimérica. Entretanto, exemplos nãolimitadores da carga adicional incluem cargas termo-condutoras, cargas resistentes a chamas, agentes anti-estáticos, agentes espumantes, micro-esferas polimericasocas, etc.
De acordo com a presente invenção, a cargaadicional pode ser usada em uma quantidade menor do que 100partes em peso com base em 100 partes em peso do componentepolimérico.
Ademais, a resina polimerica de acordo com apresente invenção pode compreender adicionalmente outrosaditivos incluindo iniciadores de polimerização, agentesreticulantes, foto-iniciadores, pigmentos, antioxidantes,estabilizadores de UV, dispersantes, agentes antiespumantes,agentes espessantes, plastificantes, resinas depegajosidade, agentes de acoplamento de silano, agentesabrilhantadores, ou similares.
As partes que se seguem explicarão em maioresdetalhes um método para fabricar a resina polimericacondutora de acordo com a presente invenção.
A resina polimerica de acordo com a presenteinvenção é fabricada por polimerização dos monômeros acimadescritos, Particularmente, os monômeros que formarão aresina polimerica são misturados com a carga condutora paraatribuir eletro-condutividade e, se for conveniente, cargasadicionais e outros aditivos são acrescentados à misturaresultante. Então, a mistura finalmente formada é submetidaa polimerização. É de se esperar que um iniciador depolimerização, um agente reticulante, etc., possam seradicionados à resina polimerica durante a fabricação dessa.Em uma modalidade, para facilitar a dispersão dacarga condutora e a iniciação da foto-polimerizaçãoseletiva, os monômeros que formarão a resina polimérica sãopré-polimerizados para formar o xarope polimérico foto-polimerizável, a carga condutora e outros aditivos desejadossão adicionados ao xarope polimérico e a mistura resultanteé submetida a agitação até que se torne homogênea, e a subseqüente polimerização e reticulação.
Na resina polimérica de acordo com a presenteinvenção, as propriedades fisicas, particularmente aspropriedades adesivas da resina polimérica, podem sercontroladas pela quantidade de agente reticulante. Em umamodalidade exemplificativa, o agente reticulante é utilizadoem uma proporção de aproximadamente 0,05 a 2 partes em pesocom base em 100 partes em peso do componente polimérico.Exemplos particulares do agente reticulante que podem serusados incluem, mas não se limitam a, acrilatosmultifuncionais (por exemplo, agente de ligação cruzada dotipo monômero como 1,6-hexanediol diacrilato, trimetil-propano triacrilato, pentaeritritol triacrilato, 1/2-etileneglicol diacrilato e 1,12-dodecanediol acrilato).
Adicionalmente, durante o processo de fabricaçãoda resina polimérica de acordo com a presente invenção,pode-se usar um f oto-iniciador e controlar o grau depolimerização da resina polimérica de acordo com aquantidade de foto-iniciador. Em uma modalidade, o foto-iniciador é usado em uma quantidade de aproximadamente 0,01a 2 partes em peso com base em 100 partes em peso da resinapolimérica. Exemplos específicos, mas sem fins restritivossobre o foto-iniciador, que podem ser usados incluem difenil(2, 4, 6-trimetilbenzoil)-oxido de fosfina, oxido de fenilbis(2,4, 6-trimetilbenzoil)-fosfina, a,a-metóxi-a-hidroxiacetofenona, 2-benzoil-2-(dimetilamina)-1-[4-(4-morfonilfenil)-1-butanona, 2,2-dimetóxi-2-fenilaceto-fenona.
Para fabricar a resina polimérica de acordo com apresente invenção, é preferível empregar um método de foto-polimerização usando um foto-iniciador.
Em uma modalidade exemplificativa do método parafabricar a resina polimérica de acordo com a presenteinvenção, os monômeros que formarão o componente poliméricosão polimerizados parcialmente em uma atmosferasubstancialmente isenta de oxigênio para produzir um xaropetendo uma viscosidade entre aproximadamente 0,5 Pa.s (500cP) e 20 Pa.s (20.000 cP) . [No Exemplo sobre a viscosidadedo xarope é 0,3 Pa.s (300 cP) ] . Então, a carga condutora,outros aditivos (se for conveniente) , um agente reticulantee o foto-iniciador são adicionados e o xarope resultante éirradiado com raios ultravioleta para executar polimerizaçãoe a reticulação do xarope em uma atmosfera substancialmenteisenta de oxigênio.
A resina polimérica de acordo com a presenteinvenção pode ser conformada em lâmina. Maisparticularmente, no método descrito acima, o xaropeparcialmente polimerizado é formado primeiro e, se forconveniente, um agente reticulante e um foto-iniciador sãoadicionados ao xarope e a mistura é agitada. A seguir, amistura resultante é aplicada em um revestimento removívelna forma de uma lâmina e irradiada com luz para executar apolimerização e reticulação do xarope, formando, assim, aresina polimérica. Uma atmosfera suficientemente isenta deoxigênio pode ser obtida colocando-se um segundorevestimento sobre a composição revestida antes dairradiação do xarope.
Quando os monômeros que contêm a carga ou o xaropeque compreende monômeros parcialmente polimerizados começama ser polimerizados a partir da superfície, medianteirradiação de luz, a carga condutora originalmente presenteno sitio onde a polimerização é iniciada, tende a se moverou ser empurrada para outro sitio onde a polimerização aindanão teve inicio. Em um processo convencional para fabricaruma lâmina polimérica condutora (Figura 4a), a resinapolimérica com carga condutora homogeneamente dispersa (nãomostrada) fica contida entre dois revestimentos removíveistransmissores de luz 410, A resina polimérica é exposta àluz 450 proveniente de ambos os lados. A polimerização docomponente polimérico 110 inicia-se na interface 420 entre aresina polimérica e o revestimento removível 410 - A cargacondutora é empurrada do sitio onde a polimerização começa(isto é, a interface 420), em direção a um outro sitio ondea polimerização ainda não se iniciou (o centro da resina).Isso causa a concentração das partículas condutoras em umafaixa estreita da lâmina de resina polimérica.
Para fabricar a resina polimérica de acordo com apresente invenção tendo carga condutora distribuída em ambasas direções horizontal e vertical para formar uma estruturade rede, um revestimento removível dotado de um padrão 300 éusado no método acima. 0 revestimento removível 300 é feitode um material que pode transmitir luz e tem um padrão demascaramento desejado 310 formado em sua superfície (verFigura 3) . Preferencialmente, o revestimento removível édisposto em ambas as superfícies do xarope polimérico dotipo lâmina. O padrão de mascaramento 310 pode reduzirsubstancialmente ou impedir a transmissão de luz para aresina.
Devido ao fato de o revestimento removíveltransmissor de luz 300 ter um padrão de mascaramento 310formado em sua superfície, a luz é bloqueada ou é reduzidade forma significativa nas partes onde o padrão estápresente e a foto-polimerização não pode ser iniciada, oupode ser reduzida ou desacelerada, nestas partes (verFiguras 3 e 4b) . Entretanto, a polimerização pode ocorrersob o padrão através de uma reação de propagação depolimerização radical iniciada nas partes abertasremanescentes 320, diferentes das partes que têm o padrão.Quando a superfície da resina ou xarope polimérico éirradiada por luz 450, a foto-polimerização é iniciada apartir da superfície na parte aberta 320. Se o revestimentoremovível , que tem um padrão de mascaramento 310 for usado,a foto-polimerização na superfície é seletivamente iniciadanas partes abertas 320 do revestimento removível 300. Acarga condutora é empurrada do sitio onde a polimerização éiniciada (isto é, a interface 420 nas partes abertas 320),em direção a um outro sitio onde a polimerização ainda nãofoi iniciada (o centro da resina e a área sob o padrão demascaramento 310 no revestimento removível 300). Dessaforma, é possível fazer com que a carga condutora se j adistribuída na direção da espessura na parte onde a foto-polimerização é inibida, o que fornece condutividadeelétrica na direção da espessura da resina polimérica dotipo lâmina.
Quando o revestimento removível dotado de umpadrão é disposto em qualquer uma ou em ambas as superfíciesdos monômeros ou do xarope parcialmente polimerizados eentão a estrutura resultante é submetida a f oto-polimerização, a reação de foto-polimerização é iniciada naparte que não tem nenhum padrão e a carga condutora presenteoriginalmente naquela parte se move para o interior daestrutura onde a polimerização não está iniciada ainda. Aomesmo tempo, como a polimerização não se inicia sob a parteque tem o padrão pré-determinado, a carga condutora não podese mover para dentro (ver Figura 4b). Portanto, comomostrado na Figura 2, a carga condutora se concentra no meioda lâmina na parte que não está sob o padrão (quando se olhana direção da espessura) , e é distribuída por toda aespessura na parte que tem um padrão pré-determinado, dessemodo formando uma rede continua, enquanto a superfície detopo e a superfície de fundo da lâmina são interconectadasatravés da carga condutora. Em outras palavras, a cargacondutora é disposta ao longo da direção da espessura(direção do eixo geométrico z) na parte em que há um padrãopré-determinado, e é disposta ao longo da direção horizontal(direção do plano x-y) no meio da lâmina de resinapolimérica na parte não coberta pelo padrão. Portanto, acarga condutora pode formar uma rede continua ao longo dadireção do plano (plano x-y) e na direção da espessura(direção do eixo z) . Como resultado, a resina polimérica deacordo com a presente invenção tem eletro-condutividadetambém por toda a sua espessura e assim fornece excelenteeletro-condutividade em comparação com uma resina adesivaque inclui uma carga condutora dispersa aleatoriamente noadesivo.
Não há limitação especifica na forma de seestabelecer o padrão do revestimento removível. Em umamodalidade exemplificativa, a parte de bloqueio da luzformada pelo padrão compreende aproximadamente 1 a 7 0% daárea total do revestimento removível. Se a parte de bloqueioda luz estiver presente em uma razão menor do que 1%, elapode não ser suficiente para distribuir a carga condutora deforma eficaz. Se a parte de bloqueio da luz estiver presenteem uma razão maior do que 70%, pode ser dificil executar afoto-polimerização de forma eficaz.
O revestimento removível pode ser formado demateriais que possam transmitir luz (por exemplo, plásticostransparentes tratados com um agente de remoção ou queapresentam baixa concentração de energia de superfície) .Preferencialmente, os plásticos como filmes de polietileno,filmes de polipropileno ou filmes de poli(tereftalato deetileno) (PET) podem ser usados.Embora não haja nenhuma restrição especificaquanto à espessura do revestimento removível, em umamodalidade exemplificativa, o revestimento removível tem umaespessura entre 5 (im e 2 mm. Se a espessura for menor do que5 jam, o revestimento removível pode ficar fino demais paraconseguir formar um padrão com facilidade. Além disso, édificil aplicar xarope polimerico a tais revestimentosremovíveis tão finos. Adicionalmente, não é recomendávelfornecer um revestimento removível tendo espessura grandedemais, isto é, uma espessura de mais de 2 mm podedificultar a foto-polimerização.
Adicionalmente, não há limitação nenhuma sobre aespessura da resina polimerica tipo lâmina de acordo com apresente invenção. Em uma modalidade exemplificativa, aresina polimerica do tipo lâmina tem uma espessura entre 25fim e 3 mm considerando a propagação da foto-polimerização ea mobilidade da carga condutora. Se a lâmina de resinapolimerica tiver uma espessura menor do que 25 (im, acapacidade de manipulação de tal resina pode se diminuir. Sea lâmina de resina polimerica tiver uma espessura maior que3 mm, pode ser mais difícil executar a foto-polimerização.
Alternativamente, o xarope revestido pode serirradiado através de uma grade aberta em uma câmarasubstancialmente isenta de oxigênio, isto é, com menor doque 1.000 ppm (partes por milhão) de oxigênio. Em algumasmodalidades, a câmara pode ter menos do que aproximadamente500 ppm de oxigênio.
A intensidade de luz para executar a polimerizaçãode acordo com a presente invenção pode ser aquela usadacomumente em processos de polimerização gerais. Em umamodalidade exemplificativa, é preferível usar intensidade deluz correspondendo aproximadamente a raios ultravioletas. Aomesmo tempo, também é possível determinar os tempos deirradiação em função da intensidade da luz.
Na resina polimérica de acordo com uma modalidadeda presente invenção, o componente polimérico épreferencialmente um polímero acrílico. Em geral, ospolímeros acrílicos têm propriedade de aderência e assimpodem ser usados como adesivos. Portanto, quando a resinapolimérica é aplicada a instrumentos eletrônicos, etc., elapode fornecer propriedade de aderência e condutividade sem ouso de quaisquer elementos adicionais, porque o própriopolímero tem propriedade de aderência. Adicionalmente, aresina polimérica pode ser feita em formato cilíndrico eexibir excelente efeito de blindagem contra ondas elétricasem virtude de boa condutividade ao longo da direção de suaespessura bem como na direção plana. A propriedade deaderência de resinas acrílicas pode ser controladaajustando-se os graus de polimerização e de reticulação.
Portanto, a resina polimérica do tipo lâmina(também chamada de "lâmina polimérica"), de acordo com apresente invenção, pode ser usada em gaxetas de elastômeropolimérico que têm propriedades de absorção de impacto evibração úteis para instrumentos eletrônicos ou elétricoscompactos e de tamanho medio/grande. Nesse caso, a lâminapolimérica proporciona excelente efeito de blindagem contraondas eletrônicas devido à sua condutividade. Em outraspalavras, a lâmina polimérica de acordo com a presenteinvenção pode proteger fisicamente instrumentos elétricos oueletrônicos contra qualquer impacto ou vibração e, ao mesmotempo, fazer a blindagem contra várias ondas elétricas eeletromagnéticas geradas dentro ou fora dos instrumentos,elevando ao máximo o desempenho e o funcionamento deinstrumentos eletrônicos ou elétricos.
Exemplos
Faz-se agora referência, em detalhes, aos exemplosda presente invenção, exemplos comparativos e exemplosexperimentais, conforme a seguir. Deve-se compreender que apresente invenção não está limitada aos exemplos a seguir.
O vocábulo "parte" descrito mais adiante significauma parte em peso baseada em 100 partes em peso decomponente polimérico formado por polimerização demonômeros.
Exemplo 1
95 partes de 2-etil-hexilacrilato como monômero acrílico, 5 partes de ácido acrilico e 0,04 partes deIrgacure-651 (a,a-metóxi-a-hidroxiacetofenona,comercializado pela Ciba Specialty Chemical, Tarrytown, NY)como foto-iniciador, foram introduzidas em um reator devidro de 1 L. Depois, a mistura foi parcialmentepolimerizada por irradiação de luz para obter-se um xaropecom uma viscosidade de 0,3 Pa.s (300 cP) . A 100 partes doxarope resultante, são adicionadas 0,1 parte de Irgacure-819[(Oxido de fenil bis(2,4,6-trimetilbenzoil)-fosfina,comercializado pela Ciba Specialty Chemical, Tarrytown, NY) ]como foto-iniciador e 0,65 parte de 1,6-hexanedioldiacrilato (HDDA) como agente reticulador a mistura foiagitada até se tornar homogênea. A seguir, 30 partes deesferas de vidro ocas revestidas com prata (SH230S33,Potters Industries Inc., Valley Forger, PA) tendo umdiâmetro de aproximadamente 44 |im são adicionadas à misturaque é então agitada até ficar homogênea.
Ao mesmo tempo, como mostrado na Figura 3, umfilme de polipropileno transparente tendo uma espessura de75 jim foi modelado na forma de treliça com largura de 700 (ome espaçamento de 1,5 mm usando-se tinta preta para fornecerum revestimento removível.
A mistura de xarope foi aplicada sobre orevestimento removível na espessura de 0,5 mm utilizando-seum revestidor em rolo. Depois dessa etapa, o revestimentoremovível é disposto em ambos os lados da mistura parabloquear o oxigênio. Então, a estrutura resultante foiirradiada com raios ultravioleta de intensidade de 5,16mW/cm2, usando-se uma lâmpada UV halógena por 520 segundosem ambos os lados para criar uma resina polimérica do tipolâmina (lâmina polimérica).
A lâmina polimérica resultante foi uma lâminaadesiva com propriedades de aderência.
Para observar a distribuição da carga na lâminapolimérica, a seção da lâmina polimérica foi examinadausando-se um microscópio eletrônico de varredura (MEV) e asimagens obtidas nesta inspeção foram mostradas nas Figuras2b e 2c. Como mostrado nas Figuras 2a a 2c, a carga 130 estádistribuída por toda a espessura (direção do eixo geométricoz) na parte da lâmina coberta pelo padrão, e está tambémdistribuída ao longo da direção horizontal (direção do planox-y) no meio da lâmina de resina na parte não coberta pelopadrão, formando, desse modo, uma rede continua de carga aolongo da direção planar (plano x-y) bem como na direção daespessura (direção do eixo geométrico z) .
A Figura 1 mostra a aparência da lâmina de acordocom esse exemplo e a Figura 5a é uma imagem que mostra amesma lâmina, a partir da qual o revestimento removível estásendo removido.
Exemplo 2
O Exemplo 1 foi repetido para fornecer uma lâminapolimérica, exceto pelas 60 partes em peso de fibras degrafite revestidas com niquel comercializadas pela SulzerMetco Inc., Winterthur, Suiça, que foram usadas coma cargacondutora.
Exemplos Comparativos 1 e 2
Os exemplos 1 e 2 foram repetidos para produzir aslâminas de resina polimérica dos Exemplos Comparativos 1 e2, exceto pelo fato de que não foi aplicado um padrão aorevestimento removível em ambos os casos.
Exemplo Experimental 1 - Medição de Resistência
A resistência volumétrica de cada uma das lâminasde resina polimérica obtidas nos Exemplos 1 e 2 e nosExemplos Comparativos 1 e 2 foi medida usando-se o micro-ohmimetro Kiethely 580 com base no Modo de Sonda deSuperfície de acordo com a norma MIL-G-83528B. Os resultadossão mostrados na Tabela 1 a seguir.
Exemplo Experimental 2 - Teste de AderênciaCada uma das lâminas adesivas obtidas nas seçõesdos Exemplos e Exemplos Comparativos acima. Tiras de adesivoforam cortadas. 0 primeiro revestimento removível é removidoe o adesivo é laminado em uma tira de folha de alumínio. 0segundo revestimento removível é removido e laminado em umapeça de aço. Depois da laminação no aço, cada lâmina foideixada por pelo menos 30 minutos em uma temperatura de 25°C e 100° C. A força de aderência foi medida a 90° - força deaderência de película ao aço. Os resultados são mostrados naseguinte Tabela 1.
Tabela 1
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Como se pode verificar na Tabela 1, as lâminaspoliméricas dos Exemplos 1 e 2 de acordo com a presenteinvenção podem fornecer condutividade e ao mesmo tempomostrar uma força de aderência equivalente ou similar àqueladas lâminas de acordo com os Exemplos Comparativos 1 e 2.Particularmente, as lâminas poliméricas de acordo com osExemplos Comparativos 1 e 2 fornecem uma resistênciaextremamente grande que excede as faixas mensuráveis. Emcontrapartida, as lâminas poliméricas de acordo com osExemplos 1 e 2 fornecem uma resistência muito menor.
Depreende-se do acima exposto que a lâminapolimérica de acordo com a presente invenção compreende umacarga dotada de condutividade distribuída por toda aespessura bem como na direção horizontal e assim mostracondutividade na direção da espessura. Portanto, a lâminapolimérica de acordo com a presente invenção tem um efeitode blindagem de ondas eletromagnéticas bem como propriedadesde absorção de impacto e vibração e assim pode protegerdispositivos eletrônicos que ficam dentro dos instrumentoseletrônicos quando usada como gaxeta para embalarinstrumentos eletrônicos.
Muito embora esta invenção tenha sido descrita emconjunto com as modalidades exemplificativas discutidasacima, faz-se necessário entender que ela não se limita àmodalidade descrita ou aos desenhos. Pelo contrário,pretende-se abranger várias modificações e variações noespirito e escopo das reivindicações em anexo.
Claims (13)
1. Resina polimérica, CARACTERIZADA pelo fato deque compreende um componente polimérico e uma cargacondutora distribuída no componente polimérico, sendo que ocomponente polimérico inclui pelo menos uma seção na qual acarga condutora é distribuída na direção da espessura daresina polimérica e pelo menos uma outra seção na qual acarga condutora é distribuída na direção horizontal daresina polimérica,sendo que a carga é interconectada na resinapolimérica de uma superfície da lâmina à outra superfície daresina polimérica, pela distribuição na direção da espessurae distribuição na direção horizontal.
2. Resina polimérica, de acordo com areivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que o componentepolimérico está presente em uma quantidade de 10 a 95 %, empeso, e a carga está presente em uma quantidade de 5 a 90 %,em peso, com base no peso total da resina polimérica.
3. Resina polimérica, de acordo com areivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADA pelo fato de que a cargacondutora tem um diâmetro médio de partícula entre 0,250 jame 300fxm.
4. Resina polimérica, de acordo com areivindicação 1, 2 ou 3, CARACTERIZADA pelo fato de que acarga condutora é selecionada a partir do grupo que consisteem metais nobres, metais não-nobres, metais nobres e não-nobres laminados com metais nobres, metais nobres e não-nobres laminados com metais não-nobres, não-metais laminadoscom metais nobres e não-nobres, não-metais condutores emisturas desses.
5. Resina polimérica, de acordo com areivindicação 1, 2, 3 ou 4, CARACTERIZADA adicionalmentepelo fato de que compreende pelo menos uma carga adicionalselecionada a partir do grupo que consiste em carga termo-condutora, carga resistente à chama, agente antiestático,agente espumante e micro-esferas poliméricas.
6. Método para fabricar um polímero eletricamentecondutor, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende:(a) misturar os monômeros para produzir o polímerocom uma carga condutora para fornecer uma mistura; e(b) irradiar a mistura resultante com luz parafazer a foto-polimerização;sendo que a mistura é irradiada com luz,seletivamente, em uma parte da superfície da mistura.
7. Método, de acordo com a reivindicação 6,CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de misturarcompreende fazer a polimerização parcial dos monômeros paraproduzir o polímero e adicionar a carga condutora ao produtoparcialmente polimerizado.
8. Método para fabricar uma resina polimérica,CARACTERIZADO pelo fato de que compreende:(a) formar um xarope polimérico através dapolimerização parcial dos monômeros para produzir opolímero;(b) adicionar uma carga condutora ao xaropepolimérico e misturá-los;(c) aplicar um revestimento removível tendo umpadrão desejado à superfície do xarope contendo a cargacondutora adicionada ao mesmo; e(d) irradiar o revestimento removível com luz parafazer a foto-polimerização.
9. Método, de acordo com a reivindicação 8,CARACTERIZADO pelo fato de que o xarope polimérico tem umaviscosidade entre 0,5 Pa.s (500 cP) e 20 Pa.s (20.000 cP) .
10. Método, de acordo com a reivindicação 8 ou 9,CARACTERIZADO pelo fato de que o padrão formado norevestimento removível é um padrão para impedir atransmissão de luz e fornecer uma área de bloqueio de luzcorrespondendo a 1 a 70 por cento da área total dorevestimento removível.
11. Resina ou método, de acordo com qualquer umadas reivindicações anteriores, CARACTERIZADOS pelo fato deque o polímero ou o componente polimérico compreendem ou sãofabricados de modo a compreender um polímero acrílico.
12. Resina ou método, de acordo com areivindicação 11, CARACTERIZADOS pelo fato de que o polímeroacrílico é um copolimero de um monômero copolimerizávelpolar com um monômero alquil acrilato cujo grupo alquila tem-1 a 14 átomos de carbono.
13. Resina ou método, de acordo com areivindicação 12, CARACTERIZADOS pelo fato de que o monômeroalquil acrilato é selecionado a partir do grupo que consisteem butil (met)acrilato, hexil (met)acrilato, n-octil(met)acrilato, isooctil (met)acrilato, 2-etil-hexil(met)acrilato, isononil (met)acrilato, isooctil acrilato,isononil acrilato, 2-etil-hexil acrilato, decil acrilato,dodecil acrilato, n-butil acrilato e hexil acrilato e sendoque o monômero copolimerizável polar é selecionado a partirdo grupo que consiste em ácido acrilico, ácido itacônico,hidroxialquil acrilatos, cianoalquil acrilatos, acrilamidas,acrilamidas substituídas, N-vinil pirrolidona, N-vinilcaprolactama, acrilonitrila, cloreto de vinila e dialilftalato.
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