Masa moldeable de poliamida y su uso.

Masa moldeable termoplástica que está compuesta de:

(A) del 20 - 88 % en peso de plástico termoplástico;

(B) del 10 - 60 % en peso de aditivos en forma de fibra, constituidos por

(B1) del 10 - 60 % en peso de

fibras de vidrio (B1_1) con sección transversal no circular, siendo la proporción de ejes del eje de sección transversal principal con respecto al eje de sección transversal secundario al menos 2;

(B2) del 0 - 20 % en peso de fibras de vidrio distintas de las fibras de vidrio del componente (B1) con sección transversal circular;

(B3) del 0 - 20 % en peso de otros aditivos no a base de vidrio, en forma de fibra distintos de las fibras de los componentes (B1) y (B2) seleccionados del grupo: fibras de carbono, fibras de grafito, fibras de aramida, nanotubos;

(C) del 2 - 10 % en peso de aditivo de LDS o una mezcla de aditivos de LDS;

(D) del 0 - 30 % en peso de carga particulada;

(E) del 0 - 2 % en peso de otros aditivos;

constituyendo la suma de (A) - (E) el 100 % en peso.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E13192261.

Solicitante: EMS-PATENT AG.

Nacionalidad solicitante: Suiza.

Dirección: Via Innovativa 1 7013 Domats/Ems SUIZA.

Inventor/es: STOPPELMANN, GEORG, Pfleghar,Mark , BERTRAM,SABINE.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > UTILIZACION DE SUSTANCIAS INORGANICAS U ORGANICAS... > Utilización de ingredientes caracterizados por su... > C08K7/14 (Vidrio)

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Fragmento de la descripción:

Masa moldeable de poliamida y su uso Campo técnico

La presente invención se refiere a masas moldeables de poliamida con propiedades mecánicas mejoradas. Las masas moldeables contienen fibras de vidrio así como cargas particuladas. Las piezas moldeadas fabricadas a partir de las mismas pueden metalizarse de manera dirigida tras irradiación parcial. Las masas moldeables de acuerdo con la invención se usan en particular para la fabricación de dispositivos interconectados moldeados por inyección.

Estado de la técnica

Los moulded intercontected devices (MID) (dispositivos interconectados de plásticos termoplásticos en técnica de moldeo por inyección) tienen en comparación con los dispositivos interconectados anteriores la ventaja de la libertad de configuración mejorada, de la buena compatibilidad con el medio ambiente y del potencial de racionalización con respecto al procedimiento de fabricación del producto final. La integración de funciones eléctricas y mecánicas en una pieza moldeada por inyección puede conducir a una miniaturización del módulo. Además pueden realizarse funciones totalmente nuevas y puede conformarse casi cualquier forma. El moldeo por inyección de 2 componentes, estampación en caliente y estructuración substractiva por láser son tecnologías de fabricación de MID usadas ya desde hace algunos años en la fabricación en serie.

Por el documento EP-A-1 274 288 se conoce igualmente la técnica de estructuración por láser aditiva, en la que la pieza moldeada fabricada en el procedimiento de moldeo por inyección convencional se estructura mediante un láser. Mediante esto se hacen germinar sobre la superficie de plástico parcialmente aquellas zonas que más tarde deben soportar los circuitos impresos con átomos de metal, sobre los que crece a continuación una capa metálica en bandas de metalización químicamente reductora. Los gérmenes metálicos se producen mediante fractura de compuestos metálicos contenidos en el material de soporte de manera finamente distribuida. Los compuestos metálicos especialmente muy adecuados para la estructuración directa por láser son óxidos metálicos que contienen cobre con estructura de espinela. Las zonas de plástico no irradiadas quedan en el baño de metalización de manera no modificada. En el único ejemplo del EP-A-1 274 288 se procesa la masa moldeable compuesta del 70 % en peso de poli(tereftalato de butileno), el 30 % en peso de ácido silícico y el 5 % en peso de una espinela de cobre-cromo para obtener una carcasa para un teléfono móvil, que se irradia mediante un láser de Nd-YAG y se metaliza a continuación en el baño reductor de encobrado. En el documento EP-A-2 420 593 se describe un procedimiento para la fabricación de dispositivos interconectados de plástico, en el que se usan óxidos metálicos con una vacante de oxígeno como aditivo de LDS (láser direct structuring, estructuración directa por láser). Como matriz adecuada se indica una serie de los más distintos polímeros, sin que se prefiera sin embargo un determinado polímero o una clase de polímeros. En los ejemplos se trabajan masas moldeables no reforzadas a base de polipropileno y policarbonato.

El documento EP-A-2 335 936 indica problemas con la metalización primaria, sin corriente. Para masas moldeables basadas en policarbonato se mejora claramente la homogeneidad de los circuitos impresos depositados sin corriente tras la estructuración por láser mediante uso de un ácido, tal como por ejemplo ácido fosfórico, o de una sal de ácido.

Una posibilidad para la mejora de la tenacidad, en particular de la resistencia al choque en la probeta entallada, de masas moldeables aptas para LDS se da a conocer en el documento EP-A-2 390 282. Las masas moldeables a base de policarbonatos aromáticos se mejoran claramente en la tenacidad mediante cantidades pequeñas de sales de sulfonato, tales como por ejemplo perfluorobutanosulfonato de potasio. El documento WO-A-2009/141799 describe masas moldeables que pueden estructurarse por láser, resistentes a las llamas a base de policarbonato y combinaciones de policarbonato/ABS. En los ejemplos se trabajan exclusivamente masas moldeables no reforzadas que contienen una espinela de cobre-cromo como aditivo de LDS.

Descripción de la invención

Partiendo de esto era objetivo de la presente invención proporcionar masas moldeables de plástico termoplásticas adecuadas para la técnica de MID, en particular masas moldeables de poliamida, y en particular aquéllas que además de fibras de vidrio contienen también cargas particuladas, con las que pudieran fabricarse cuerpos moldeados con buenas propiedades mecánicas, en particular con alta rigidez, alta resistencia a la rotura y buena resistencia a los choques y que no presentaran los inconvenientes del estado de la técnica.

Las propiedades térmicas y mecánicas así como los campos de uso unidos a ello de estos dispositivos interconectados se determinan en primer lugar por la masa moldeable termoplástica subyacente. Las poliamidas están ampliamente expandidas actualmente como elementos estructurales para el sector interior y exterior, lo que puede atribuirse esencialmente a las propiedades mecánicas excelentes.

Una mejora de las propiedades mecánicas, tales como resistencia y rigidez, puede conseguirse en particular mediante la adición de sustancias de refuerzo en forma de fibras, por ejemplo fibras de vidrio o fibras de carbono. En muchos casos se usan además de las fibras de vidrio también aún cargas en forma de partícula, ya sea para teñir las masas moldeables por medio de pigmentos inorgánicos o para realizar modificaciones de las propiedades específicas.

Las masas moldeables que pueden estructurarse directamente por láser contienen los denominados aditivos de láser que liberan metales con la acción de radiación electromagnética. Para esta formación de germen inducida por láser se usan con frecuencia óxidos metálicos, en particular espinelas. Para el aumento de la micro-rugosidad y con ello de la adherencia de los circuitos impresos colocados posteriormente, tales masas moldeables pueden contener adicionalmente aún cantidades considerables de otras cargas, tales como por ejemplo talco. Sin embargo, mediante la adición de cargas particuladas a las masas moldeables reforzadas con fibras de vidrio se empeoran claramente por regla general las propiedades mecánicas, en particular se reduce la resistencia a la rotura, el alargamiento de rotura así como la resistencia a los choques. Esto tiene como consecuencia que en relación con las fibras de vidrio convencionales no puedan usarse o puedan usarse únicamente contenidos bajos de cargas particuladas, cuando la rigidez, la resistencia a la rotura así como la resistencia a los choques se consideren parámetros críticos para la pieza moldeada.

Por un lado, la adición de las cargas particuladas necesarias para masas moldeables de MID a masas moldeables reforzadas con fibras de vidrio provoca la funcionalidad de la capacidad de estructuración por láser y de la adherencia de circuitos impresos, sin embargo por otro lado conduce a un empeoramiento con respecto a las propiedades mecánicas, tales como la resistencia a la rotura y la tenacidad. En esta área conflictiva ha de observarse la presente invención.

Concretamente, la invención comprende una masa moldeable con alta rigidez, resistencia a la rotura y alta resistencia a los choques según la reivindicación 1, en particular que está compuesta de:

(A) del 20 - 88 % en peso de plástico termoplástico. A este respecto, este componente termoplástico (A) está preferentemente constituido por poliamida (Al) con la condición de que hasta el 40 %, preferentemente hasta el 20 %, hasta el 10 % o hasta el 5 % (ahora respectivamente con respecto a la... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Masa moldeable termoplástica que está compuesta de:

(A) del 20 - 88 % en peso de plástico termoplástico;

(B) del 10 - 60 % en peso de aditivos en forma de fibra, constituidos por

(B1) del 10 - 60 % en peso de

fibras de vidrio (B1_1) con sección transversal no circular, siendo la proporción de ejes del eje de sección

transversal principal con respecto al eje de sección transversal secundario al menos 2;

(B2) del 0 - 20 % en peso de fibras de vidrio distintas de las fibras de vidrio del componente (B1) con sección transversal circular;

(B3) del 0 - 20 % en peso de otros aditivos no a base de vidrio, en forma de fibra distintos de las fibras de los componentes (B1) y (B2) seleccionados del grupo: fibras de carbono, fibras de grafito, fibras de aramida, nanotubos;

(C) del 2 -10 % en peso de aditivo de LDS o una mezcla de aditivos de LDS;

(D) del 0 - 30 % en peso de carga particulada;

(E) del 0 - 2 % en peso de otros aditivos; constituyendo la suma de (A) - (E) el 100 % en peso.

2. Masa moldeable según la reivindicación 1, caracterizada por que el componente (A) está compuesto de poliamida (A1) o de una mezcla de poliamidas, con la condición de que hasta el 40 %, preferentemente hasta el 20 %, hasta el 10 % o hasta el 5 %, de la misma puede estar sustituida por un plástico termoplástico (A2) no a base de poliamida, no estando contenido preferentemente de manera esencial ningún plástico termoplástico (A2) de este tipo no a base de poliamida.

3. Masa moldeable según la reivindicación 2, caracterizada por que la proporción de componente (A) se encuentra en el intervalo del 25-82 % en peso, preferentemente en el intervalo del 30-77 % en peso, encontrándose preferentemente también la proporción total de (A) en forma de poliamida (A1) en el intervalo del 25-82 % en peso, en particular preferentemente en el intervalo del 30-77 % en peso.

4. Masa moldeable según una de las reivindicaciones anteriores 2 ó 3, caracterizada por que el plástico termoplástico (A2) no a base de poliamida se selecciona del grupo que está constituido por: policarbonato, poliestireno, poli(metacrilato de metilo), copolímero de acrilonitrilo-butadieno-estireno, copolímero de acrilonitrilo- estireno, poliolefina, polioximetileno, poliéster, en particular poli(tereftalato de etileno), poli(tereftalato de butileno), polisulfona (en particular del tipo PSU, PESU, PPSU), polifenilenéter, poli(sulfuro de fenileno), poli(óxido de fenileno), polímeros cristalinos líquidos, poliétercetona, poliéteretercetona, poliimida, poliamidimida, poliésterimida, poliéteramida, poliésteramida, poliéteresteramida, poliuretano (en particular del tipo TPU, PUR), polisiloxano, poliacrilato, polimetacrilato así como mezclas o copolímeros a base de tales sistemas.

5. Masa moldeable según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que la proporción de componente (B1) se encuentra en el intervalo del 30-65 % en peso, preferentemente en el intervalo del 35-60 % en peso, siendo cero además preferentemente las proporciones de (B2) y/o (B3).

6. Masa moldeable según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que las fibras de vidrio del

componente (B1_1) se seleccionan como fibras de vidrio E de acuerdo con la norma ASTM D578-00 con sección

transversal no circular, preferentemente compuestas del 52-62 % de dióxido de silicio, del 12-16 % de óxido de aluminio, del 16-25 % de óxido de calcio, del 0-10 % de bórax, del 0-5 % de óxido de magnesio, del 0-2% de óxidos alcalinos, del 0-1,5 % de dióxido de titanio y del 0-0,3 % de óxido de hierro.

7. Masa moldeable según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que la proporción de componente (C) se encuentra en el intervalo del 3-8 % en peso, preferentemente en el intervalo del 3-6 % en peso.

8. Masa moldeable según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que el componente (C) es un aditivo de LDS con un coeficiente de absorción distinto de cero para radiación UV, VIS o IR, que forma gérmenes metálicos con radiación electromagnética, en particular radiación láser y en los sitios irradiados se facilita y/o se permite y/o se mejora la deposición de metalización química de circuitos impresos, presentando el aditivo de LDS preferentemente una capacidad de absorción en el intervalo de radiación visible e infrarrojo con un coeficiente de absorción de al menos 0,05, preferentemente al menos 0,1 y en particular al menos 0,2, y/o por que está previsto un absorbedor que transmite la energía de radiación al aditivo de LDS.

9. Masa moldeable según la reivindicación 8, caracterizada por que el componente (C) es un aditivo de LDS con un tamaño de partícula promedio (D50) en el intervalo de 50 - 10000 nanómetros, preferentemente de 200 a 5000 nanómetros y de manera especialmente preferente de 300 a 4000 nanómetros, y/o una proporción de aspecto de como máximo 10, en particular de como máximo 5.

10. Masa moldeable según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que en el caso del componente (C) se trata de un aditivo de LDS seleccionado del grupo de los óxidos metálicos, en particular las denominadas espinelas con la fórmula química general

AB2O4

en la que A representa un catión metálico con la valencia 2, seleccionándose preferentemente A del grupo que está constituido por: magnesio, cobre, cobalto, cinc, hierro, manganeso, estaño y níquel así como combinaciones de los

mismos;

B representa un catión metálico de valencia 3, seleccionándose preferentemente B del grupo que está constituido por: manganeso, níquel, cobre, cobalto, estaño, titanio, hierro, aluminio y cromo así como combinaciones de los

mismos,

siendo en particular preferentemente el aditivo de LDS una espinela de hierro-cobre, un óxido de aluminio y magnesio que contiene cobre, un óxido mixto de cobre-cromo-manganeso, un óxido mixto de cobre-manganeso- hierro, dado el caso de manera respectiva con defectos de oxígeno, o sales y óxidos del cobre, tales como en particular óxido de cobre(l), óxido de cobre(ll), fosfatos de cobre básicos, sulfato de cobre, así como compuestos de complejos metálicos, en particular complejos quelato de cobre, estaño, níquel, cobalto, plata y paladio o mezclas de tales sistemas, y/o seleccionándose en particular del siguiente grupo: óxidos mixtos de cobre-cromo-manganeso, óxidos mixtos de cobre-manganeso-hierro, óxido de cobre y cromo, óxido de cinc y hierro, óxido de cobalto y cromo, óxido de aluminio y cobalto, óxido de aluminio y magnesio, así como mezclas y/o formas de los mismos tratadas en superficie y/o que presentan defectos de oxígeno.

11. Masa moldeable según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que la proporción de componente (D) se encuentra en el intervalo del 0-20 % en peso, preferentemente en el intervalo del 0-15 % en peso, de manera especialmente preferente en el intervalo del 2 -15 % en peso o el 3 -10 % en peso.

12. Masa moldeable según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que la carga particulada presenta partículas de un tamaño de partícula promedio (D50) en el intervalo de 0,1-40 pm, preferentemente de 0,2- 20 pm, en particular en el intervalo de 0,3-10 pm, y/o una proporción de aspecto de como máximo 10, en particular de como máximo 5 o está formada esencialmente por tales partículas.

13. Masa moldeable según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que el componente (A) se selecciona del grupo que está constituido por: poliamida, policarbonato, poliestireno, poli(metacrilato de metilo), copolímero de acrilonitrilo-butadieno-estireno, copolímero de acrilonitrilo-estireno, poliolefina, polioximetileno, poliéster, en particular poli(tereftalato de etileno), poli(tereftalato de butileno), polisulfona, en particular del tipo PSU, PESU, PPSU, polifenilenéter, poli(sulfuro de fenileno), poli(óxido de fenileno), polímeros cristalinos líquidos, poliétercetona, poliéteretercetona, poliim ida, poliamidimida, poliésterimida, poliéteramida, poliésteramida, poliéteresteramida, poliuretano, en particular del tipo TPU, PUR, polisiloxano, poliacrilato, polimetacrilato así como mezclas o copolímeros a base de tales sistemas, además preferentemente en combinación con uno o varios modificadores de la resistencia a los choques, y/o por que de manera preferente la proporción del componente (A2) se encuentra en el intervalo del 0-20 % en peso, preferentemente en el intervalo del 0-10 % en peso o en el intervalo del 0-5 % en peso, estando presente en particular preferentemente el componente (A1) exclusivamente;

y/o por que la proporción de componente (B2), preferentemente seleccionado del grupo que está constituido por fibras de vidrio E, fibras de vidrio A, fibras de vidrio C, fibras de vidrio D, fibras de basalto así como mezclas de las mismas, respectivamente con superficie de sección transversal circular o no circular, se encuentra en el intervalo del 0-10 % en peso, preferentemente en el intervalo del 0-5 % en peso, estando presente en particular preferentemente el componente (B1) exclusivamente.

14. Masa moldeable según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que las fibras de vidrio del componente (B1) y/o (B2) y/o (B3) se encuentran en forma de fibras cortas, preferentemente en forma de vidrio cortado con una longitud en el intervalo de 0,2-20 mm, o en forma de o fibras sin fin.

15. Componente, en particular componente con circuitos impresos eléctricos, a base de una masa moldeable según una de las reivindicaciones anteriores, preferentemente como carcasa o parte de carcasa para aparatos electrónicos portátiles, tales como en particular PDA, teléfonos móviles, aparatos de telecomunicación, carcasas o partes de carcasa de ordenadores personales, agendas electrónicas, aparatos médicos, tales como en particular audífonos, técnica de detectores, o transpondedores RFID o piezas para el sector automovilístico, tales como en particular módulo para airbag, volante multifuncional.