ARTICULO ELECTRICAMENTE CONDUCTOR
CAMPO DE LA INVENCION La presente invención se refiere a un artículo eléctricamente conductor adecuado para su uso como una protección contra la interferencia electromagnética. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La interferencia electromagnética (EMI por sus siglas en inglés) es la energía radiada o conducida que afecta adversamente el funcionamiento del circuito de un circuito eléctrico. La EMI radiada puede ser eliminada o reducida por el uso de receptáculos protegidos y materiales protectores . Muchos tipos de circuitos electrónicos son radiados o son susceptibles a EMI y deben ser protegidos para asegurar el funcionamiento apropiado. En muchos receptáculos electrónicos, es deseable sellar o bloquear las aberturas en el bastidor de modo que varias señales y ruidos electromagnéticos no escapen hacia el medio ambiente circundante, y de modo que las señales externas no se introduzcan al receptáculo. Por ejemplo, tal ruido electromagnético puede interferir con el equipo de radio y televisión cercano para la consternación de los consumidores. En el pasado, este tipo de ruido electromagnético y señales asociadas han sido controlados por el diseño de los
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receptáculos que tienen aberturas que son mucho más pequeñas que la longitud de onda del ruido electromagnético involucrado . Recientemente, se han hecho intentos para preparar plásticos conductores por la adición de ciertos rellenadores conductores al material. Específicamente, estos rellenadores incluyen polvos, hojuelas y fibras conductoras. En general, aproximadamente 25-40 % de polvo conductor, 36-49 % en peso de la hojuela conductora, o 25-30 % en peso de la fibra conductora deben estar presentes para obtener una protección efectiva contra la EMI . Las descripciones pertinentes adicionales están contenidas en las patentes Nos. 4,664,971; 4,559,262; 4,816,184; 4,973,514; 5,019,450; 5,137,766; 5,213,889; 5,366,664; 5,397,608 y WO 02/43456, las descripciones de las cuales son incorporadas aquí para referencia en sus totalidades . Aunque estos y otros desarrollos han conducido a la provisión de materiales que exhiben propiedades de EMS mejoradas, existe una necesidad continua de una mejora en las propiedades protectoras de los materiales. También existe una necesidad creciente de mejorar la apariencia cosmética por el incremento de la variedad de colores posibles del material. Un aspecto de la presente invención es proporcionar un artículo eléctricamente conductor con mejores propiedades
de protección contra EMI . Otro aspecto de la presente invención es proveer a un artículo eléctricamente conductor con una apariencia cosmética mejorada. Todavía otro aspecto de la invención es la provisión de un artículo eléctricamente conductor que puede ser producido en una amplia variedad de posibles colores. BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención proporciona un artículo eléctricamente conductor adecuado para su uso como una protección contra EMI. El artículo eléctricamente conductor está hecho de un polímero que puede ser moldeado por inyección. Un material particulado eléctricamente conductor y un material a base de carbón son intercalados separadamente en el polímero que se puede moldear por inyección para fabricar pelotillas y estas pelotillas son mezcladas mecánicamente en una máquina de moldeo por inyección para producir un artículo eléctricamente conductor. La combinación de rellenadores proporciona mejores efectos de protección contra EMI . DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN De acuerdo con varias modalidades de la presente invención, se proporciona un artículo eléctricamente conductor adecuado para su uso como una protección contra EMI. El artículo eléctricamente conductor está hecho de un
polímero que se puede moldear por inyección. Un material particulado eléctricamente conductor y un material a base de carbón son intercalados separadamente en el polímero que se puede moldear por inyección para fabricar el polímero conductor que se puede moldear por inyección. El material particulado eléctricamente conductor y el material a base de carbón actúan como rellenadores en el material que se puede moldear por inyección. La combinación de dos rellenadores proporciona mejores propiedades de protección contra EMI. De acuerdo con varias modalidades de la presente invención, el artículo eléctricamente conductor formado a partir del presente material puede estar en la forma de plataformas, placas y semejantes para que sean utilizadas como una protección contra EMI. De acuerdo con varias modalidades de la presente invención, el polímero que se puede moldear por inyección puede ser de plásticos termoendurecibles , elastómeros, termoplásticos u otros polímeros. A manera de ejemplo, y no a manera de limitación del alcance de la invención, una lista no exhaustiva de polímeros que pueden ser utilizados en la presente invención incluyen homopolímeros de olefina y poliolefina, polímeros y copolímeros de injerto, por ejemplo polietileno, polipropileno, polibuteno, poliisobutileno , PVC, polímeros de acetato de vinilo-etileno , polímeros que contienen flúor, poliacetales , poliestireno , copolímeros de
estireno, poliésteres aromáticos, alifáticos y mezclados, poliamidas y poliimidas, poliéteres, policarbonatos , poliuretanos , poliureas y otros polímeros que se pueden obtener por el proceso de poliadición del poliisocianato, copolímeros de estireno/éster acrílico, copolímeros de estireno-butadieno y de estireno-butadieno-N-vinilpiridina, (co)polímeros de clorobutadieno y polibutadieno, polímeros de butadieno-acrilonitrilo , copolímeros de estireno-butadieno carboxilados , (co) polímeros de cloropreno, polímeros de estireno-acrilonitrilo, poliacrilatos , óxido de polifenileno, polisulfuros , PPS, polisulfonas , sulfonas de polietano, ésteres de celulosa, resinas de amino, resinas fenólicas, resinas de epoxi y resinas de alquido de varias composiciones y semejantes. El (los) material (es) particulado ( s ) eléctricamente conductor ( es ) puede (n) ser intercalado ( s ) a niveles desde aproximadamente 0 hasta aproximadamente 50 % en peso del artículo eléctricamente conductor. El material particulado eléctricamente conductor puede ser amorfo o cristalino, sólido, poroso o hueco y tiene por ejemplo la forma de polvos, esferas, plaquetas, agujas, partículas con forma de pesa, fibras continuas, fibras recortadas, etc. En una modalidad preferida, el material particulado eléctricamente conductor es una fibra metálica. "Fibra metálica" puede ser definido que es fibras, alambres y
varillas metálicas, conductoras. Las fibras pueden estar presentes en la forma de fibras individuales, mechas, cuerdas, hilos, hebras, trenzas o cordones. A manera de ejemplo, y sin que este propuesto para limitar el alcance de la invención, una lista no exhaustiva de los metales que pueden ser utilizados incluye acero inoxidable, aluminio, oro, cobre y aleaciones de los mismos con otros metales, en tal caso las fibras individuales también pueden ser construidas capa por capa de diferentes metales. También es posible utilizar metales magnéticos blandos, tales como hierro, níquel, cobalto, y aleaciones de los mismos. La fibra de metal también puede ser formada a partir de dos o más metales, y formada por ejemplo aplicando electrolíticamente un recubrimiento de metal sobre la parte superior de un núcleo de otro metal. Aún están incluidas las combinaciones de metales y no conductores. De manera semejante es posible utilizar cualesquiera combinaciones deseadas de fibras de diferentes metales, o de metales y de fibras metalizadas. Las fibras metálicas pueden tener diámetros idénticos o diferentes. De acuerdo con varias modalidades de la presente invención, el material a base de carbón es una fibra de carbón. El material a base de carbón puede ser intercalado en el artículo a niveles desde aproximadamente 0 hasta aproximadamente 30 % en peso del artículo eléctricamente
conductor. El material particulado eléctricamente conductor puede ser amorfo o cristalino, sólido, poroso o hueco, y tiene por ejemplo la forma de polvos, esferas, plaquetas, agujas, partículas con forma de pesa, fibras continuas, fibras recortadas, etc. La combinación del material particulado eléctricamente conductor y un material a base de carbón proporciona un efecto preferentemente sinergístico en la mejora de las propiedades de protección contra las ondas electromagnéticas del artículo eléctricamente conductor a frecuencias tanto altas como bajas, y que conducen un material protector de conductividad mejorada. Se tiene la teoría de que la sinergia es la combinación de la naturaleza "disipativa" del carbón y la naturaleza magnética de una materia particulada eléctricamente conductora. La cantidad de estos ingredientes presentes en el artículo eléctricamente conductor puede variar dependiendo de la aplicación particular. De acuerdo con la modalidad aún más preferida de la invención, el material particulado eléctricamente conductor está presente en el artículo eléctricamente conductor a un nivel de aproximadamente 15 % en peso (todos los porcentajes expresados como el % en peso están basados en el peso del artículo eléctricamente conductor) , y el material a base de carbón está presente en un nivel de aproximadamente 15 % en peso.
El artículo eléctricamente conductor de acuerdo con la presente invención puede ser preparado a partir de un polímero que se puede moldear por inyección de la siguiente manera. Un primer conjunto de pelotillas es obtenido intercalando un material particulado eléctricamente conductor en el polímero que se puede moldear por inyección. Un segundo conjunto de pelotillas es obtenido intercalando un material a base de carbón en el polímero que se puede moldear por inyección. El primer conjunto de pelotillas y el segundo conjunto de pelotillas son mezclados en una máquina de moldeo por inyección para formar el artículo eléctricamente conductor . De acuerdo con varias modalidades de la presente invención, el primer conjunto de pelotillas es obtenido por un proceso seleccionado de un conjunto de procesos que incluyen la extrusión con un tornillo fungiforme, una composición con un solo tornillo y una composición con tornillos gemelos. De acuerdo con varias modalidades de la presente invención, el segundo conjunto de pelotillas es obtenido por un proceso seleccionado de un conjunto de procesos que incluyen la extrusión con un tornillo fungiforme, la composición con un solo tornillo y la composición con tornillos gemelos. El artículo eléctricamente conductor de esta
invención tiene una eficacia protectora inesperadamente elevada con respecto a las ondas electromagnéticas. Con una cantidad dada del material eléctricamente conductor, la presente invención produce una eficacia protectora notablemente mejorada comparado con las técnicas convencionales. La combinación del material particulado eléctricamente conductor y el material a base de carbón permite una apariencia cosmética mejorada sobre las técnicas convencionales. La combinación de un material particulado eléctricamente conductor y un material a base de carbón también permite un intervalo más amplio de colores posibles del articulo eléctricamente conductor. El siguiente ejemplo es provisto para ilustrar la invención pero no está propuesto para limitar el alcance de la misma de ninguna manera. Todas las partes y porcentajes son en peso a menos de que se indique de otra manera. Ejemplo 1 Un artículo eléctricamente conductor es preparado de acuerdo con el siguiente procedimiento general . Para el propósito de este ejemplo, las fibras de acero inoxidable son utilizadas como un material particulado eléctricamente conductor y las fibras de carbón son utilizadas como el material a base de carbón. Ambas fibras son compuestas de manera separada en el polímero que se puede moldear por inyección para formar pelotillas, y estas pelotillas son
mezcladas mecánicamente en una máquina de moldeo por inyección para producir un artículo moldeado con ambas fibras dispersadas en el mismo. Los datos que se dan posteriormente muestran un efecto sinergístico inesperado con respecto a la protección contra EMI de estos artículos. La fibra de acero inoxidable utilizada fue de 5 mm de longitud y de 8 micrones de diámetro. La fibra de carbón utilizada fue de 6 mm de longitud y de 7 micrones de diámetro. Tabla I
Como se puede observar de los resultados mostrados en la tabla I las muestras con una combinación de acero inoxidable y de fibra de carbón muestran propiedades mejoradas de protección comparado con los polímeros rellenos solo con acero inoxidable o solo con carbón. Los polvos u hojuelas de acero inoxidable pueden ser utilizados en lugar de las fibras de acero inoxidable y las hojuelas o polvo de carbón pueden ser utilizados en lugar de las fibras de carbón.
El polímero que se puede moldear por inyección puede ser cualquiera de los polímeros que son utilizados típicamente en el moldeo, tales como las poliamidas, poliéteres, policarbonatos , poliolefinas , resinas de poliestireno y resinas de vinilo, pero los polímeros no están limitados a estos. Las fibras de acero inoxidable también pueden ser reemplazadas por fibras de cualquier metal tales como las fibras de cobre o las fibras recubiertas con fibras metálicas o de vidrio enchapadas con un metal o recubiertas con un metal depositado. La longitud de las fibras es cuando mucho de la misma longitud de la pelotilla, y es típicamente de 2 a 15 mm, particularmente de 3 a 7 mm. Si los polvos son utilizados en lugar de las fibras, el polvo de acero inoxidable puede ser reemplazado con polvos metálicos tales como de cobre, zinc y ferrita, y los polvos de mica o las perlas de vidrio enchapadas con un metal o recubiertas con un metal depositado. Si se utilizan hojuelas, las hojuelas de acero inoxidable pueden ser reemplazadas por hojuelas metálicas tales como hojuelas de aluminio, hojuelas de cobre, hojuelas de zinc y hojuelas de ferrita. Las fibras de acero inoxidable también pueden ser reemplazadas por una combinación de fibras continuas y fibras recortadas . Las fibras continuas y las fibras recortadas
pueden ser compuestas de los mismos materiales o de diferentes materiales. La longitud de las fibras recortadas puede ser, por ejemplo, desde aproximadamente 0.1 mm hasta 10 mm, preferentemente de manera aproximada de 2 mm hasta aproximadamente 6 mm. Una combinación de dos o más de los polvos, hojuelas y fibras recortadas mencionadas anteriormente, también pueden ser utilizadas en la invención. Se prefiere que el peso total del material particulado eléctricamente conductor y el material a base de carbón en el artículo eléctricamente conductor se cuantifique desde 5 % hasta 60 % en peso del peso total del artículo eléctricamente conductor. Si las pelotillas son preparadas por la intercalación de fibras relativamente largas que tienen la longitud de la pelotilla junto con los polvos pequeños, las hojuelas o las fibras cortas para dispersar substancialmente de manera uniforme las fibras relativamente largas en la pelotilla, entonces muchas de las fibras relativamente largas serán recortadas hasta una longitud corta por la fuerza de cizallamiento durante el mezclado, lo cual conduce al deterioro de la eficacia protectora. Por supuesto, las fibras relativamente largas en la presente invención son cortadas hasta un cierto grado cuando las pelotillas son moldeadas en el artículo eléctricamente conductor. Sin embargo, es
ventajoso evitar la ruptura de las fibras largas durante la intercalación vigorosa y prolongada de las fibras en las pelotillas durante la preparación de las pelotillas. Aunque la invención puede ser susceptible de varias modificaciones y formas alternativas, las modalidades específicas han sido mostradas a manera de ejemplo en las figuras y han sido descritas con detalle aquí. Sin embargo, se debe entender que la invención no va a estar limitada a las formas particulares descritas. En lugar de esto, la invención está propuesta para cubrir todas las modificaciones, equivalentes, y alternativas que estén consideradas dentro del espíritu y alcance de la invención como está definida por las siguientes reivindicaciones anexas . Se hace constar que con relación a esta fecha el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.