Instituto de Tecnología de Circuitos: un enfoque novedoso para reciclar PCB

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Un proyecto de dos años financiado por Innovate UK SMART Grant tiene como objetivo reducir el impacto de los desechos electrónicos utilizando productos de origen natural, biodegradables y no tóxicos. Los que asistieron al seminario web para la reunión anual del Instituto de Tecnología de Circuitos el 2 de marzo aprendieron más sobre el proyecto, así como las obligaciones legales de papeleo según las regulaciones REACH del Reino Unido.

Después del negocio formal, la presidenta de TIC, Emma Hudson, presentó y moderó este seminario web técnico, que trajo una actualización final sobre el progreso del proyecto ReCollect y discutió las implicaciones legislativas de las regulaciones REACH del Reino Unido.

ReCollect (Efficient Manufacturing of Recyclable Composite Laminates for Electrical Goods) fue un proyecto de 30 meses financiado por el programa Innovate UK SMART Grant y dirigido por Jiva Materials, asociado con Coventive Composites. El proyecto ReCollect tiene como objetivo reducir el impacto del flujo de desechos electrónicos utilizando productos de origen natural, biodegradables y no tóxicos.

Propuesto como una forma alternativa de gestionar las placas de circuito al final de su vida útil, el proyecto se centra en eliminar la fibra de vidrio y la resina epoxi de la cadena de suministro mediante el uso de una novedosa tecnología de laminado reciclable conocida como "Soluboard", basada en fibra natural tejida. refuerzo y un polímero soluble en agua caliente. Al final de su vida útil, este material se puede reciclar simplemente sumergiéndolo en agua casi hirviendo, lo que hace que el polímero se disuelva, lo que permite separar fácilmente el refuerzo de fibra para su reprocesamiento o compostaje, y recuperar los componentes electrónicos y los circuitos. intacto.

El objetivo principal era demostrar la viabilidad de producir un sustrato de PCB en grandes volúmenes con un rendimiento comparable con CEM-1 y FR-4 en el Reino Unido. El objetivo secundario era garantizar que este sustrato fuera compatible con los procesos de decapado y grabado acuoso existentes utilizados en la fabricación de PCB. Las TIC habían facilitado la difusión y la retroalimentación de la industria. El proyecto ya ha finalizado y Jack Herring, director gerente de Jiva Materials, hizo un resumen significativo de lo que se había logrado.

Herring describió el mercado objetivo inicial como PCB básicos en equipos domésticos, cuyos residuos constituían el 32 % de los RAEE. Los productos incluían periféricos para PC, circuitos de alimentación e iluminación LED. Recordó a la audiencia que la directiva WEEE asignaba la responsabilidad de la recuperación de residuos al fabricante del producto, y que los PCB de Soluboard podrían eliminarse para su reciclaje de los productos recuperados a través de esquemas de recuperación de WEEE.

Considerando el ahorro de carbono, afirmó que la huella de carbono de un metro cuadrado de Soluboard equivale a 7,1 kg de CO2, frente a los 17,7 kg de un metro cuadrado similar de FR-4, lo que supone una reducción del 60%. Y el ahorro de plástico de Soluboard frente al FR-4 es de 620 gramos por metro cuadrado. Se puede lograr un precio de venta equivalente al del FR-4, y el material se puede suministrar en forma de laminado revestido de cobre para la fabricación de PCB o un laminado sin revestimiento para aplicaciones electrónicas impresas.

Se ha demostrado que Soluboard es compatible con los procesos húmedos estándar de la industria para la fabricación de PCB. Se perfora y enruta de forma sencilla, y los ensamblajes de PCB se pueden soldar con éxito con aleaciones de baja temperatura. Herring mostró ejemplos de placas para unidades de fuente de alimentación producidas mediante tecnología de impresión y grabado, con resistencia de soldadura curada térmicamente. Otro ejemplo fueron los tableros para iluminación LED, diseñados para lograr los niveles de reflectividad requeridos. En un contexto de electrónica impresa, Soluboard sin revestimiento se ha utilizado para producir placas para microcontroladores Arduino utilizando tintas plateadas funcionales estándar de la industria.

Se habían preparado hojas de datos técnicos preliminares con una lista completa de propiedades mecánicas y eléctricas. El material tiene una clasificación de inflamabilidad equivalente a UL94V-0 y se espera que sea reconocido formalmente en breve.

Mirando hacia el futuro Herring discutió planes futuros. El mercado objetivo original eran los PCB comerciales (de una y dos caras sin orificios pasantes enchapados) y este nivel de tecnología se había alcanzado dentro del proyecto ReCollect financiado por Innovate. En el futuro, está destinado a abordar aplicaciones multicapa. Una perspectiva emocionante es el Concept Luna de Dell Technologies, en el que Dell está explorando formas de reducir la huella de carbono de sus productos para hacerlos reutilizables y reparables antes de finalmente reciclar materiales y componentes. Dell ha mostrado un interés definitivo en "una nueva placa de circuito impreso de base biológica hecha con fibra de lino en la base y polímero soluble en agua como pegamento", dijo Herring, y Jiva espera convertirse en colaborador del proyecto.

En cuanto al desarrollo del sustrato, la primera versión de Soluboard tenía un refuerzo de tejido de yute de tejido relativamente grueso. Una tela de tejido más fino permitió mejorar las propiedades eléctricas y formaría la base de un laminado de segunda generación. La solubilidad del componente de resina presentaba claramente algunos obstáculos que debían superarse cuando se encontraban químicas de orificio pasante en placas acuosas, y esta era otra área de desarrollo que debía abordarse una vez que se asegurara la financiación. Otro tema de interés fue la electrónica en molde, donde las propiedades termoplásticas de Soluboard lo convierten en una opción adecuada, y se desarrollarán equipos de reciclaje eficientes para procesar Soluboard recuperado de esquemas de devolución.

Un enfoque sistemático de las regulacionesContinuando con el tema de la conciencia química y el apasionante mundo de la legislación, Colin Martin, socio principal de ParaChem Consulting Chemists, nos recordó nuestras responsabilidades legales en virtud de las reglamentaciones REACH (registro, evaluación, autorización y restricción de productos químicos).

REACH se formó en 2007 como una regulación europea de productos químicos destinada a mejorar la protección de la salud humana y el medio ambiente mediante la identificación de las propiedades intrínsecas de las sustancias químicas. El Reino Unido abandonó formalmente la UE el 31 de enero de 2020 ("BREXIT"), por lo que las regulaciones REACH de la UE ya no eran legalmente vinculantes. Fueron reemplazados por REACH del Reino Unido, un nuevo requisito legal para divulgar información sobre la composición de los "artículos" fabricados, y las solicitudes de divulgación aún viajarían por la cadena de suministro de cualquier empresa de la UE.

El departamento del gobierno del Reino Unido responsable de REACH es el Departamento de Medio Ambiente, Alimentos y Asuntos Rurales (DEFRA), que llevó a cabo una encuesta para establecer el estado de la industria del Reino Unido con respecto al cumplimiento de REACH. Llegó a la conclusión de que había poca comprensión por parte de los fabricantes de REACH y sus obligaciones consiguientes. La mayor parte de la industria no estaba al tanto de las regulaciones o sus implicaciones, a pesar de que en realidad era un delito penal no cumplir con los deberes de divulgación. Habiendo publicado recientemente los resultados de su encuesta, DEFRA ahora está tomando una postura activa sobre REACH, y sus regulaciones se harán cumplir.

¿Qué pasa después? Martin se propuso desentrañar las complejidades de los procedimientos y presentar un enfoque sistemático para el cumplimiento. Hizo hincapié en que, si bien esto implicará un compromiso de recursos, no tiene por qué ser abrumador si el ejercicio se aborda metódicamente. Es necesario compilar una base de datos que proporcione datos sobre "sustancias extremadamente preocupantes" (SVHC) en artículos manufacturados. La base de datos deberá incluir inventarios de todos los consumibles de fabricación y todos los artículos fabricados o comprados, con las SVHC identificadas y sus porcentajes de masa calculados. La información mínima requerida para proporcionar al consumidor es el nombre de la SVHC, y esto debe proporcionarse dentro de los 45 días. El software patentado especializado está disponible para ayudar en la gestión de la base de datos.

Martin proporcionó una lista de ejemplo de todos los consumibles y sus composiciones, y luego analizó específicamente los componentes individuales de un producto en particular, con la composición de una máscara de soldadura patentada ficticia utilizada como ilustración. Se determinó la concentración de cada uno de estos consumibles en el producto. De manera similar, su inventario de artículos enumeró todos los ingredientes utilizados en la fabricación de cada artículo y sus porcentajes de masa.

Una vez completada toda esta recopilación de datos, proporcionó un recurso a partir del cual se podían preparar cinco categorías de informes formales: SVHC del Reino Unido en concentraciones superiores al 0,1 % contenidas en artículos individuales, similar para SVHC de la UE, informes de clientes de SVHC del Reino Unido que contenían en artículos, similar para las SVHC de la UE, y un informe de la Agencia Europea de Sustancias Químicas si se procesaban más de 1.000 kg de cualquier SVHC en un año.

Como alguien que disfrutó de una carrera que llegó a un acuerdo con los tecnicismos de la fabricación real de placas de circuito impreso, recordé que las obligaciones legales de papeleo de hoy se extienden mucho más allá de la producción de rutina y la documentación de control de calidad.