• Drano Rauteon

CTM: Borracha e Plástico - Exemplos de uso na indústria eletrônica

Atualizado: 14 de nov.

Pra nós, basta olhar pra um objeto e dizer que ele possui plástico, borracha e metal em sua composição, mas não é bem assim que as coisas funcionam.

Plástico não é “tudo igual”, assim como a borracha e o metal também não são. É comum as pessoas classificarem a qualidade de um produto de acordo com essas terminologias, porém devemos saber que há centenas de polímeros diferentes, que proporcionam milhares de combinações, isto é, compósitos, que permitem agregar qualidades de diferentes materiais e criar produtos de alta qualidade. É o que ocorre com correias, que podem ser feitas de PA66-HNBR-GF-AF, de retentores que são feitos de PTFE ou FPM, de peças de motores e veículos feitas em PA66-GF ou PPGF, calços, coxins e batentes feitos em PU, de dielétricos de capacitores feitos em PP, PE, PC e até polímeros condutores PPy e PEDT.

Mas para sabermos definir a qualidade de um produto, precisamos conhecer as combinações destes materiais, as qualidades e defeitos que cada um possui e a vantagem e desvantagem de utiliza-los. Também é necessário saber que há produtos iguais (que podem ser aplicados no mesmo sistema), porém feitos de materiais diferentes e com diferenças de preços gritantes, como é o caso de retentores. Um retentor de PTFE ou FPM possui uma durabilidade demasiadamente alta, porém seus preços destoam das outras tecnologias mais defasadas, e essa falta de conhecimento do povo sobre as justificativas do preço alto fazem com que a maioria opte pelo mais barato achando que é “tudo a mesma coisa”.

Outra coisa fácil de se ver na população leiga e até entre profissionais desses ramos é que muitos não conhecem de fato o produto que estão utilizando (ou pelo menos insistem em utilizar termos errôneos). Um bom exemplo são as velhas juntas de vedação estáticas de cabeçotes de motores a combustão interna, que antigamente eram baseadas em Fibra de Amianto e que, pela legislação moderna, foram substituídas por Fibra de Carbono, Fibra de Vidro ou Fibra de Aramida, porém até hoje são conhecidas por todos como “juntas de amianto” ou “juntas de papelão de amianto”.

Nesta série de artigos, com a concatenação de informações selecionadas em vários sites, escritas por vários autores, trago a explicação resumida sobre Fibras, Plásticos e Borrachas e exemplos de vários materiais compósitos que são utilizados amplamente pela indústria química, automobilística, eletrônica e diversas outras, porém com enfoque na eletrônica e mecânica.


Este capítulo é exclusivamente dedicado a lhe mostrar uma boa lista de exemplos de uso de plásticos e borrachas na indústria automobilística e de eletrônicos / eletrodomésticos.

As resinas sintéticas são muito utilizados na indústria eletrônica e na elétrica:


→ Capacitores de Plástico podem utilizar como dielétrico o Polipropileno (PP), Poliestireno (PS), Poliéster (Tereftalato de Polietileno Orientado Biaxialmente, abreviado por BOPET), Policarbonato (PC), Politetrafluoretileno (PTFE), Naftalato de Polietileno (PEN) ou Sulfeto de Polifenileno.

Para saber mais sobre estes capacitores, CLIQUE AQUI!


→ Os CDs, DVDs e BluRays utilizam Policarbonato (PC) em uma de suas camadas. Os CD-Rs / DVD-Rs portam uma camada de gravação feita de corante polimérico azóico, cianina ou ftalocianina. Para saber mais sobre discos ópticos, CLIQUE AQUI!


→ O Policarbonato também pode ser utilizado na produção de componentes estruturais e de acabamento de smartphones e celulares, como é o caso do LG K10 K430TV abaixo:

Imagem 1 - Perceba a marca ">PC<" no lado interno da tampa da bateria


→ Fitas de vídeo VHS, fitas cassete e disquetes são feitos de Tereftalato de Polietileno Orientado Biaxialmente (BOPET) com uma película de óxido de ferro por cima, que pode ser em forma de filme, ou então, por impregnação. No caso de serem impregnados, pode ser feito o uso de pó de PVA (Polivinil Acetal) ou PVB (Polivinil Butiral), dois adesivos muito eficientes para a 'ancoragem' de metais. Para saber mais sobre o disquete, CLIQUE AQUI!


→ Complementando o tópico anterior, o BOPET ou PTFE metalizado (através da deposição de filme ou impregnação) pode ser utilizado na confecção de muitos microfones condensadores, como é o caso daqueles iguais ao da imagem abaixo:


Imagem 2 - O eletreto deste tipo de microfone condensador é, em geral, um filme polimérico combinado com metal e eletricamente carregado de forma permanente. Até o momento, não obtivemos informações detalhadas sobre a composição do anel espaçador


→ Capacitores Poliméricos de Tântalo" ou Poliméricos de Alumínio" utilizam Polímeros Semicondutores, como por exemplo o Polipropirrol (PPy) ou o Politiofeno (PEDOT ou PEDT). Quanto ao invólucro destes capacitores, quando em formato SMD a indústria geralmente opta por utilizar resina de poliepóxido (epóxi).

Para saber mais sobre os capacitores que empregam Polímero Semicondutor em sua estrutura, CLIQUE AQUI e CLIQUE AQUI!


→ Antes do surgimento dos capacitores eletrolíticos sólidos (CPA) que empregam o Polímero Semicondutor, os capacitores eletrolíticos líquidos eram extremamente comuns no mercado. Os eletrolíticos de Óxido Alumínio fazem uso de um feltro de fibra celulose embebida em eletrólito líquido e condutor. Veja a imagem abaixo:

Imagem 3 - Capacitores de eletrólito líquido fazem uso de fibra de celulose!


Para saber mais sobre capacitores eletrolíticos de Óxido de Alumínio, CLIQUE AQUI!


→ Telas AMOLED, PMOLED, Super AMOLED e demais variações de telas OLED também utilizam Polímeros Semicondutores, como por exemplo o poli(p-fenilenevinileno) (abreviado PPV) ou o MEH-PPV (PPV modificado com grupos Alcoxi), além de moléculas menores que os polímeros, como por exemplo o tris(8-hidróxiquinolinato) de Alumínio dopado com Diclorometano (abreviado DCM2:Alq3). Para saber mais sobre displays OLED, CLIQUE AQUI!


CURIOSIDADE: Os Polímeros Semicondutores também podem ser chamados de Semicondutores Orgânicos, sendo a base de estudos da Eletrônica Orgânica.

Para saber mais sobre Semicondutores Orgânicos e Inorgânicos, CLIQUE AQUI!

Para saber mais sobre o funcionamento de LEDs orgânicos e Inorgânicos, CLIQUE AQUI!


→ Conduítes de proteção de fios podem ser feitos de Policloreto de Vinila (PVC – Polyvinyl Chloride). No setor automotivo, conduítes corrugados do chicote elétrico podem ser feitos em PA66 ou PA6.

Capas de cabos USB, HDMI, VGA e outros também podem ser compostos por PVC, em geral aguentando temperaturas de até 80°C. O uso de capas de PVC em cabos têm diminuído devido a popularização de materiais com maior rigidez dielétrica e suporte a temperaturas mais elevadas. O XLPE (Polietileno Reticulado, também chamado de PEX ou XPE) está ganhando mais espaço, bem como o HEPR (Etileno Propileno Alto Módulo, conhecido também como EPR/B) - tendo também a variante EPR -, sendo que ambos são termofixos e podem operar com temperaturas na faixa dos 100°C.

Veja a imagem seguinte, do cabo USB de um Samsung A01 sem indicação de composição, porém, com a marcação "non-pvc":

Imagem 4 - Cabo USB de carregador Samsung confeccionado sem PVC


CURIOSIDADE: Por dentro de um cabo USB daqueles mais espessos, entre a capa externa de PVC e a capa de cada fio pode haver um preenchimento isolante de FPE, sigla para Polietileno Espumado (Foamed Polyethilene).


O EPR é bastante utilizado na confecção de fitas isolantes auto-fusão. Um dos usos mais comuns é em chicotes elétricos de automóveis, onde uma comum fita isolante de PVC teria o desempenho / durabilidade do adesivo reduzido drasticamente ao ser imerso na elevada e constante temperatura do cofre do motor.

Veja abaixo o rótulo de uma fita isolante auto-fusão da marca Worker:

Imagem 5 - Fita isolante auto-fusão pode ser uma alternativa melhor do que a velha fita adesiva de PVC


→ Invólucros e carcaças de sensores e módulos eletrônicos que operam sob altas temperaturas podem utilizar Poliamida com alguma porcentagem de Fibra de Vidro (PA66-GF). Veja abaixo a imagem de um sensor de temperatura (Termistor NTC) e observe seu conector elétrico feito em PA66-GF30:

Imagem 6 - Sensor de temperatura utilizado na linha Renault


CURIOSIDADE: Para saber mais sobre Termistores e outros tipos de resistores, dê uma olhada no e-book "O Universo da Eletrônica", aqui no HC!


Veja abaixo uma caixa de fusíveis da linha FIAT Pálio e observe uma pequena diferença na marcação da composição química:

Imagem 7 - Perceba a marcação PA6 (GB20 + GF10). Ela significa uma mistura de 10% de Fibra de Vidro com 20% de Esferas de Vidro (GB - Glass Bead). Essa mistura de diferentes formatos de vidro traz uma maior estabilidade dimensional ao compósito. É até comum o uso de PA reforçado com GF+GB em caixas de relés e fusíveis.


→ Complementando os últimos dois tópicos, relés utilizados em sistemas eletrônicos automotivos fazem uso de Poliamida reforçada com alguma porcentagem de lã de vidro no invólucro:

Imagem 8 - Relés com carcaça em PA-GF


→ Alguns sensores e atuadores de um motor a combustão podem utilizar o Tereftalato de Polibutileno reforçado com 30% de Fibra de Vidro (PBT-GF30), como é o caso da bobina de ignição genuína para linha GM 1.0 8V e 1.4 8V VHC / VHC-E, ou no caso do sensor MAP da Siemens VDO para um motor Renault mostrado na imagem abaixo:

Imagem 9 - Sensor MAP com invólucro de PBT-GF30


→ Os fusíveis utilizados em automóveis costumam ter invólucro feito em PC (Policarbonato), PES (Poliéter Sulfonado) ou em PA66. Em outros sistemas eletrônicos, o invólucro pode ser cerâmico (fusíveis SMD ou alguns tipos industriais). Fusistores, termofusíveis e PPTCs possuem invólucro feito de resina de poliepóxido, geralmente. Para saber mais sobre fusíveis, termofusíveis, fusistores e PPTCs, CLIQUE AQUI!


→ Ventoinhas utilizadas em coolers de processador, fontes chaveadas e ventilação suplementar também podem ser confeccionados em PBT-GF30. Observe uma ventoinha de Delta Electronics (uma das marcas mais comuns) abaixo:

Imagem 10 - Cooler de 120 mm para gabinete de computador


CURIOSIDADE: Para saber mais sobre o controle do funcionamento das ventoinhas em uma placa-mãe, CLIQUE AQUI! e CLIQUE AQUI!


O desenho técnico de um cooler box Intel é mostrado abaixo:

Diagrama 1 - Ventoinha utilizada em alguns cooler box que acompanham processadores da Intel


→ Placas de Circuito Impresso multicamadas de computadores, notebooks, além de vários outros sistemas eletrônicos utilizam FR4 (GF + poliepóxido), podendo haver também alguns modelos com Fenolite (pode absorver mais umidade, pois contém celulose). De qualquer forma, o FR4 é mais comum, como mostra o Diagrama abaixo:

Diagrama 2 - Composição das placas de circuito


A Fibra de Vidro é de extrema importância nessas placas, tanto que em folders das fabricantes AsRock e Gigabyte é destacado a malha de GF mais densa nas camadas da PCB, reduzindo assim a absorção de umidade. Veja a imagem abaixo:

Imagem 11 - Trecho de um infográfico da fabricante AsRock


Mas e as placas de circuito flexíveis? As Flexible Printed Circuits (FPCs) são feitas de Poliimida, ou então de materiais mais baratos e comuns, como o PET, este último muito utilizado em mantas de teclados e em cabos flat (também chamados de FFC, sigla para "Flexible Flat Cables"). A Poliimida, cujo nome comercial é Kapton, é fácil de distinguir:

Imagem 12 - Uma câmera Olympus Stylus aberta. Até chips são soldados no polímero flexível


Cabos Flat de Poliimida também são comuns:

Imagem 13 - Cada tela LCD possui seu cabo Flat feito de Poliimida


No caso da imagem acima, onde temos o prisma dicróico com as três minúsculas telas LCD, o uso de cabos flat feitos em resina de Poliimida é mais plausível, pois é um sistema que tende a esquentar bastante. O mesmo ocorre, por exemplo, em leitores / gravadores de CD / DVD / Blu-Ray, onde a Poliimida se faz presente em pequenas placas de circuito e em cabos flat que circundam o bloco óptico. No caso do motor que gira o disco no leitor óptico, o cabo flat é feito de PET:

Imagem 14 - Um exemplo de uso de cabo flat


CURIOSIDADE: Para saber mais sobre o bloco óptico e os motores dos leitores / gravadores de CD / DVD / Blu-Ray, CLIQUE AQUI!


CURIOSIDADE: Para saber mais sobre projetores 3LCD e LCoS, CLIQUE AQUI!


Em geral, os cabos flat são compostos por duas lâminas de Polietileno Tereftalato (PET), e entre elas as trilhas de Cobre (CU 1100). Uma das lâminas é o substrato para os condutores elétricos e a outra funciona como uma cobertura de proteção, que é colada através de um adesivo termofixo. Há cabos flat com as trilhas expostas, isto é, sem a camada de proteção.


→ Por falar em fenolite, a sua versão 'pura', o baquelite (Polifenol, abreviado PF), é comum soquetes de lâmpadas domésticas. Veja a imagem de um soquete destes abaixo:


Imagem 15 - Soquete de lâmpada feito de baquelite


→ Capacitores e relés utilizados em âmbito doméstico podem ter um invólucro feito em Polímero de Cristal Líquido (LCP), podendo até ter um preenchimento interno de resina sintética Poliepóxido (chamado popularmente de Epóxi). Resistores, capacitores e indutores SMD também podem ter encapsulamento feito em Poliepóxido. Veja abaixo a imagem de um componente com estas características:

Imagem 16 - Capacitor com invólucro cilíndrico de plástico LCP e preenchimento interno de poliepóxido, que pode ser visto na região dos dois terminais;


O poliepóxido também é encontrado em bobinas de ignição de motores de combustão interna. Assim como no capacitor mostrado acima, há um preenchimento de poliepóxido dentro de um invólucro feito com o compósito PBT-GF30, PET-GF30 ou outro semelhante. Um exemplo disso é a bobina de ignição genuína Mopar-Eldor (cod. 55267998) para a linha de motores FIAT FIREfly, que equipa Mobi e Argo, por exemplo. Para saber mais sobre bobinas de ignição, CLIQUE AQUI!


CURIOSIDADE: Alguns circuitos eletrônicos utilizam a tecnologia COB (Chip On Board) onde um microcontrolador ou microprocessador é embutido na placa. Para fazer circuitos impressos com esta característica é comum o emprego de Poliepóxido. Esta resina é colocada por cima do chip, sendo chamada de "Glob Top", uma espécie de encapsulamento que gera bastante dificuldade para acessar o chip caso precise ser feito uma manutenção. Veja um Glob Top na imagem abaixo:

Imagem 17 - CI recoberto por resina Poliepóxido


→ Sockets PGA, Slots PCI, PCI Express, conectores de energia ATX, P4, EPS12, Conector IDE e SATA, slots de memória RAM, conectores VGA e DVI de placas-mãe de computador e notebook utilizam como estrutura plástica isolante o material LCP (Liquid Crystal Polymer). Veja abaixo a imagem de um slot PCIe x16:

Imagem 18 - Slot PCIe x16 2.0 (laranjado) e slot PCIe x1 2.0 (branco) de uma placa-mãe ECS G45T-M2


CURIOSIDADE: Para saber mais sobre hardware de PC, dê uma olhada no e-book "O Hardware nos Mínimos Detalhes", aqui do HC!


Abaixo a imagem de um soquete PGA 939 da AMD feito em LCP:

Imagem 19 - Socket AMD PGA 939 fornecido pela Foxconn


Abaixo, um datasheet com características estruturais de um slot DDR3 DIMM fornecido pela Fujitsu:

Slot DDR3 DIMM
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Agora, um datasheet com o design de soquete da plataforma AM3+ da AMD. Ao final da página 17 a descrição da utilização de LCP e da norma UL 94V-0.

Design do Socket AM3B
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A Intel, em suas documentações sobre soquetes PGA (Pin Grid Array) e LGA não especifica exatamente qual o polímero que deve ser utilizado, apenas informa a obrigatoriedade do uso de um termoplástico que se enquadre na norma UL 94V-0, bem como tenha um coeficiente de expansão por temperatura compatível com o processo de solda BGA e o uso de placas de circuito multicamadas de FR4 (GF + poliepóxido).


CURIOSIDADE: Ao contrário do que podes imaginar, um soquete LGA também possui estrutura polimérica na região dos pinos (que pode ser confeccionada em LCP). O quadro metálico de aço INOX 300 é apenas para retenção e travamento do chip.


→ Depois do exemplo do capacitor com carcaça feita em LCP, bem como dos soquetes, slots e conectores de placas-mãe, um outro exemplo de uso de resinas poliméricas que apresentam estado líquido-cristalino são aquelas utilizadas em telas LCD. Mas quais resinas são essas? Para saber isso e mais detalhes sobre cristais líquidos, recomendo CLICAR AQUI! e ler o texto dedicado!


CURIOSIDADE: Todas as placas de circuito, conectores, slots, soquetes e componentes eletrônicos em geral que possuam polímeros em sua construção costumam estar inclusos na norma UL 94V-0. Mas o que é esta norma? Leia o Capítulo 4 desta série sobre plásticos e borrachas e descubra!


→ Dentre os materiais poliméricos que podem ser utilizados em jarras de liquidificadores domésticos, o PMMA (Polimetilmetacrilato) e o SAN (Estireno Acrilonitrilo) são os mais utilizados. Ambos podem ficar esbranquiçados com o passar do tempo e uso, porém, em relação ao Acrílico o SAN é mais resistente à impactos e não risca com tanta facilidade, bem como está livre do Bisfenol A (BPA), substância química que pode ser liberada na comida quando colocada em contato com alimentos em altas temperaturas. Um exemplo de liquidificador com jarra em SAN é o Electrolux BEB11. Veja abaixo a imagem do Philco PH1200, que possui jarra em PMMA:

Imagem 20 - Philco PH1200 com jarra em Acrílico


→ Ainda no assunto liquidificadores, jarras de Polipropileno (PP) e Policarbonato (PC) também podem ser encontradas no mercado, como é o caso do modelo Philips Walita Daily e da linha Diamond Blender, da KitchenAid, respectivamente.


→ Mesas com o bloco óptico de leitores de CD, DVD e BluRay costumam ter três ou quatro coxins na interface com a carcaça interna do aparelho. Esses coxins são extremamente macios, geralmente um composto de borracha de Silicone (Q) e servem para atenuar a vibração da mesa, bem como impedir a propagação de vibrações externas que possam interferir no processo de leitura ou gravação. Veja a imagem de um coxim destes abaixo:

Imagem 21 - Coxins de borracha de Silicone presentes em mesas de leitores / gravadores de CD, DVD e BluRay


Para saber mais sobre o funcionamento destas borrachas e também o funcionamento do bloco óptico, CLIQUE AQUI!


→ Ainda no assunto borracha de Silicone, sua utilização é ampla em cabos de vela de motores de combustão interna. O Silicone é o que suporta uma maior temperatura (um pouco acima de 200 °C), porém também é utilizado pela indústria a borracha CSM (comum e cabos de vela genuínos), a borracha EPDM e o PVC, sendo este último o menos durável e encontrado nos produtos mais baratos (suporta temperaturas na faixa dos 100 °C). Já o revestimento isolador é borracha EPDM, que é colocada por cima do fio de Nicromo. Para saber mais sobre a estrutura e o funcionamento dos cabos de vela, CLIQUE AQUI!

Algumas bobinas de ignição do tipo "canetão" também podem ter invólucro feito de Silicone do tipo MVQ. Um exemplo disso é a bobina Volkswagen-Audi 06E905115E / 06E905115F.


→ Para além de tudo isso, quase todo teclado utiliza uma manta, ou então pequenos “coxins” de borracha de silicone entre cada tecla e a membrana / placa de circuito com as trilhas. Aprecie a próxima imagem:

Imagem 22 - Geralmente se utiliza uma manta de borracha Q em teclados


Na imagem acima vemos a membrana de PET e a manta de borracha Q de uma calculadora 'xing ling' MasterPrint, bem como um quadro de botões de acionamento de vidros elétricos Ford "2M5T14A32DB", que equipou unidades da primeira geração do Focus (2002~2009) vendida no Brasil. Controles remotos de TVs ou de Home Theaters, por exemplo, funcionam da mesma forma.

No caso de muitos teclados de PC, há um "coxim" debaixo de cada tecla, no entanto, não há o contato de grafite nas borrachas. O sistema funciona com membrana de PET multi-camadas e as "chaves" são fechadas por pressão. Observe a imagem abaixo:

Imagem 23 - Muitos dos teclados de PC possuem esta estrutura interna...


Perceba que a manta flexível dos teclados, feitas em polímero PET, pode ser um bom exemplo das já discutidas placas de circuito flexíveis.

Nos teclados com iluminação RGB por debaixo das teclas, pode ser utilizado como difusor de luz o Policarbonato, material que também compõe a 'lente' montada sob o LED e o sensor dos mouses ópticos. Para saber como funciona um mouse óptico, CLIQUE AQUI!

E estes foram apenas alguns exemplos de usos de plásticos e borrachas na indústria automotiva. Ao longo do tempo mais e mais exemplos serão adicionados, aumentando ainda mais o embasamento teórico sobre o funcionamento daquilo que nos rodeia! Aguarde!


Pra sugestões, dúvidas ou reclamações, mande um e-mail para hardwarecentrallr@gmail.com.


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FONTES e CRÉDITOS


Texto: Leonardo Ritter


Imagens e gráficos: Google Imagens, Khan Academy, ctborracha; Rubberpedia; Brasil Escola.


Fontes: Rubberpedia (Manuel Morato Gomes); CENTERFLON; FERCOM; Brasil Escola (Jennifer Fogaça); SABÓ; ANIP (Associação Nacional da Indústria de Pneumáticos); Khan Academy; ctborracha; Dutra Borrachas; Afinko Polímeros; AkroPlastic; Wikipedia (somente artigos com fontes verificadas!).


Última atualização: 13 de Novembro de 2022.

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