中文简体
Plasticul este materialul la care ajung cei mai mulți designeri atunci când au nevoie de ceva ușor, dur și ieftin de modelat și este, de asemenea, prin natura sa, un izolator. Sarcina statică se adună la suprafață, praful se lipește de ea, iar interferențele electromagnetice trec printr-o carcasă de plastic ca și cum peretele nu ar fi acolo. O acoperire conductivă pe plastic este răspunsul obișnuit, dar funcționează bine numai atunci când este ales pentru polimerul de sub el, mai degrabă decât pentru cifra de conductivitate imprimată pe o fișă de date.
După mai mult de un deceniu de dezvoltare a lichidelor ionice și a aditivilor funcționali pentru aplicații de polimeri și electronice, am urmărit același model care se repetă: chimia este rareori punctul slab. Aderența, pretratarea, controlul întăririi și modul în care o piesă acoperită este în cele din urmă pusă la pământ decid dacă proiectul se menține pe teren.
De ce merită efortul o acoperire conductivă pe plastic
Pe o parte metalică, conductivitatea este o proprietate a materialului în vrac. Pe o parte din plastic este ceva adăugat la suprafață, iar această diferență modelează întreaga sarcină de inginerie. Cele trei cerințe conduc majoritatea proiectelor:
- Control static. Manipularea tăvilor, a suportului cu bandă și a foliilor de ambalare necesită o cale controlată către pământ, astfel încât încărcarea să nu se acumuleze și să nu se descarce în electronicele sensibile.
- Ecranare electromagnetică. Un strat conductiv pe o carcasă atenuează interferența care se deplasează în interiorul și în afara carcasei, motiv pentru care plasticul acoperit rămâne obișnuit în instrumente și hardware de comunicații.
- Circuite funcționale. Comutatoarele cu membrană, suprafețele tactile și antenele imprimate folosesc cerneluri conductoare pentru a transporta curenți mici pe o peliculă flexibilă.
Performanța este în mod normal exprimată ca rezistivitate a suprafeței în ohmi pe pătrat: aproximativ 10 4 la 10 6 ohmi/mp este conductiv, 10 6 la 10 9 disipativ și 10 9 la 10 12 antistatic, în timp ce ecranarea necesită de obicei 10 0 la 10 2 ohmi/mp. A ști de ce bandă are nevoie produsul tău economisește bani, deoarece o acoperire umplută cu carbon face adesea treaba uneia argintii la o fracțiune din cost.
Cum funcționează de fapt acoperirile conductoare pe un polimer
O acoperire este o peliculă subțire, nu o placă de metal. Este un liant, de obicei acrilic, epoxidic, poliuretan sau o rășină pe bază de apă, care poartă ceva care conduce.
Sisteme pe bază de umplutură
Negrul de fum, grafitul, fulgii de argint, nichelul și cuprul acoperit cu argint funcționează toate în același mod: peste o anumită încărcare, particulele se ating unele de altele și formează o rețea prin filmul uscat. Sub acest prag, rezistența urcă abrupt, motiv pentru care încărcarea umpluturii, timpul de amestecare, grosimea filmului și programul de întărire contează atât de mult. O peliculă ușor subumplută sau pulverizată neuniform poate citi megaohmi acolo unde specificația promitea kilo-ohmi.
Sisteme ionice și conductoare intrinsec
Lichidele ionice, sărurile de amoniu cuaternar și substanțele chimice aferente mișcă ionii mai degrabă decât electronii, oferind o disipare blândă, dependentă de umiditate, care se potrivește filmelor antistatice. Polimerii conductivi precum PEDOT:PSS formează o coloană vertebrală conjugată care transportă electroni și poate fi acoperită suficient de subțire pentru a rămâne clară optic. Ambele căi sunt atractive acolo unde transparența, flexibilitatea sau încărcarea redusă de particule contează și ambele necesită un control mai strict al umidității decât un film umplut cu metal.
Compararea rutelor comune de acoperire
Tratați cifrele de mai jos ca puncte de plecare pentru propriile încercări, mai degrabă decât ca valori garantate.
| Traseu | Componenta conductoare | Rezistivitatea suprafeței | Utilizare tipică | Principala limitare |
|---|---|---|---|---|
| Umplut cu carbon | Negru de fum, grafit | 10 3 la 10 6 ohmi/mp | Tăvi ESD, suport cu bandă, ecranare la preț redus | Culoare închisă, frecare cu carbon |
| Umplut cu argint | Fulgi de argint | 0,01 până la 0,1 ohmi/mp | Ecranare de înaltă fiabilitate, comutatoare cu membrană | Costul materialului |
| Particula de metal | Nichel, cupru acoperit cu argint | 0,05 până la 10 ohmi/mp | Carcase, carcase conector | Risc de coroziune și galvanizare |
| Antistatic ionic | Lichide ionice cuaternare de amoniu sau imidazoliu | 10 6 la 10 11 ohmi/mp | Filme transparente antistatice, ambalaje, produse din foi | Sensibilitate la umiditate, risc de migrare |
| Polimer conductiv | PEDOT:PSS și similar | 10 2 la 10 6 ohmi/mp | Electrozi flexibili transparenti, senzori | Sensibilitate la umiditate și aciditate |
Aderența este locul unde majoritatea proiectelor eșuează
Materialele plastice nu sunt metale. Polipropilena și polietilena netratate sunt aproape de 30 mN/m de energie de suprafață, în timp ce majoritatea lianților de acoperire au nevoie de un substrat peste aproximativ 38 până la 42 mN/m înainte de a se umezi și de a se lipi corespunzător. ABS, policarbonatul și poliamida sunt mai prietenoase, dar totuși ajung cu agenți de îndepărtare a mucegaiului, praf și contaminare de la manipulare.
Pretratamentul este răspunsul practic. Tratamentul cu plasmă și coroană crește energia de suprafață și adaugă grupuri polare, tratamentul cu flacără face același lucru pentru multe poliolefine, iar amorsele servesc acolo unde echipamentul nu este disponibil. Acoperiți în fereastra de activare, deoarece suprafețele tratate se relaxează înapoi la starea lor inițială în câteva ore sau zile.
Alte două moduri de eșec merită atenție. Acoperirile pe bază de solvenți pot fisura amestecurile de policarbonat, astfel încât alegerea solventului necesită testare pe piese reale, iar sistemele întărite la căldură pot deforma formele cu pereți subțiri, motiv pentru care acoperirile la temperatură joasă și cu întărire UV sunt adesea alese pentru PVC și PET.
O secvență de aplicare practică
Trecând de la eșantion la producție, această comandă menține surprizele la minimum.
- Confirmați calitatea polimerului și măsurați energia de suprafață a acestuia înainte de a comanda orice acoperire.
- Curățați piesele pentru a îndepărta agenții de dezmulțire, uleiurile și praful, apoi manipulați-le cu mănuși.
- Pretratați prin plasmă, coroană sau flacără și înregistrați parametrii astfel încât să poată fi repetați.
- Mascați deschiderile conectorilor, șuruburile și contactele de împământare și verificați dacă mascarea supraviețuiește pulverizării.
- Aplicați treceri subțiri, suprapuse, la o distanță constantă, mai degrabă decât un strat greu.
- Se întărește conform sistemului de liant, deoarece conductivitatea filmelor pe bază de umplutură se îmbunătățește adesea pe măsură ce filmul se usucă.
- Testați primele piese de producție pentru rezistivitate, aderență și grosime înainte de a rula lotul.
- Oferiți fiecărei piese ecranate o cale de împământare definită, deoarece o peliculă conductivă neîmpământată face foarte puțin.
Ce să măsori înainte de a crește
Este ușor să măsurați conductibilitatea pe o probă proaspătă și să vă opriți aici. Este mai util să cunoaștem cum se comportă acoperirea în timpul serviciului.
- Rezistivitatea suprafeței, măsurată la temperatură și umiditate controlate cu o sondă paralelă, mai degrabă pe piese decât numai pe cupoane plate.
- Aderența, folosind un test de bandă cu hașura încrucișată pe fața acoperită și pe marginile tăiate după acoperire.
- Grosimea filmului uscat, urmărită de-a lungul piesei, astfel încât colțurile groase și adânciturile subțiri sunt ambele capturate.
- Umiditatea și ciclul termic, care expun sistemele ionice la umiditate și sistemele de umplere la stresul de interfață.
- Testare la abraziune și îndoire pentru foliile care vor fi manipulate, înfășurate sau îndoite în timpul asamblarii.
- Eficacitatea ecranării pe o carcasă asamblată, deoarece cusăturile, golurile și punctele de fixare neacoperite limitează performanța mai des decât filmul în sine.
Potrivirea traseului cu partea
Alegerea corectă cade de obicei în afara geometriei și a mediului. Panourile și tăvile mari și simple se potrivesc straturilor umplute cu carbon care pulverizează rapid. Carcasele cu adâncituri adânci și nervuri interne pot avea nevoie de un material de umplutură conductiv în rășină sau de un proces de vid, deoarece un pistol de pulverizare nu poate ajunge peste tot. Ferestrele transparente indică polimerii conductivi sau sistemele ionice antistatice care rămân clare, iar piesele expuse la solvenți sau pulverizare de sare necesită ca comportamentul la coroziune al sistemelor umplute cu metal să fie revizuit mai devreme decât târziu.
Costul aparține aceleiași conversații. Costul total pe piesă acceptabilă este o comparație mai sinceră decât prețul pe litru de acoperire.
Când amestecarea bate acoperirea
Nu orice problemă statică necesită o etapă de acoperire. O chimie antistatică poate fi combinată în rășină, astfel încât turnarea finită să disipeze sarcina fără operație secundară. Această abordare ajunge la suprafețele interioare, supraviețuiește curățării și manipulării și îndepărtează în întregime mascarea, motiv pentru care este populară pentru cutii, filme și mulaje complexe.
Dacă cântăriți acest traseu, prezentarea noastră de ansamblu asupra agenți antistatici pentru materiale plastice, textile, electronice și bandă explică locul în care aditivii compuși își câștigă locul și unde un strat de acoperire încă își face treaba mai bine.
Compensațiile sunt compatibilitatea și permanența. Un aditiv trebuie să se disperseze curat, nu trebuie să decoloreze sau să fragilizeze polimerul și trebuie să rămână în piesă în loc să migreze la suprafață și să se frece.
Alegerea chimiei din spatele aditivului
Lichidele ionice sunt un set de instrumente practic aici, deoarece cationul și anionul pot fi selectați aproape independent. Un cation de amoniu cuaternar asociat cu un anion fluorurat, de exemplu, dă o sare stabilă termic, în esență nevolatilă, care se amestecă într-un polimer sau o acoperire fără mirosul și evaporarea pe care le aduc surfactanții antistatici convenționali.
Lichid ionic de amoniu cuaternar de tetrafluoroborat de tetraetilamoniu Tetrafluoroborat de tetraetilamoniu cu puritate 99%, CAS 429-06-1, un lichid ionic de amoniu cuaternar pentru cataliză, electroliți și aplicații de aditivi industriali. Vizualizare produs → Structura guvernează, de asemenea, detaliile. Lanțurile alchil mai lungi și anionii mai mari tind să înmoaie un film și să încetinească mișcarea ionilor, în timp ce anionii mai mici, mai polari, cresc conductivitatea și sensibilitatea la umiditate. Lichidele ionice pe bază de hidroxil și eter sunt adesea alese acolo unde contează compatibilitatea cu o rășină polară sau o acoperire pe bază de apă. Definiți mai întâi banda de rezistivitate, temperatura de procesare și regimul de curățare, apoi lăsați să urmeze chimia.
În formulările de acoperire și film, aditivii ionici sunt de obicei o mică parte a amestecului, adesea în jur de unu până la cinci procente din greutatea filmului uscat, ajustată în sus numai până când se atinge rezistivitatea țintă.
Menținerea unui proiect pe drumul cel bun
O acoperire conductivă pe plastic este mai degrabă un sistem decât un produs. Polimerul, pretratarea, chimia, vindecarea și împământarea, toate trebuie să fie de acord între ele, iar o slăbiciune în oricare dintre ele se arată ca un eșec în domeniu.
Disciplina care funcționează este lipsită de farmec: măsurați energia suprafeței înainte de a alege un strat, testați aderența înainte de extindere și verificați performanța după umiditate și ciclul termic, mai degrabă decât numai în ziua în care au fost fabricate piesele.
Dacă doriți să discutați despre un anumit substrat, țintă de rezistivitate sau chimie aditivă, echipa noastră tehnică este bucuroasă să vă ajute .
