中文简体
Plastika je materijal za kojim većina dizajnera poseže kada im treba nešto lagano, čvrsto i jeftino za oblikovanje, a također je, po svojoj prirodi, izolator. Statički naboj se skuplja na površini, prašina se lijepi za nju, a elektromagnetske smetnje prolaze kroz plastično kućište kao da zida nema. Vodljivi premaz na plastici uobičajeni je odgovor, ali ima dobre rezultate samo ako je odabran za polimer ispod njega, a ne za vrijednost vodljivosti otisnutu na podatkovnoj tablici.
Nakon više od desetljeća razvoja ionskih tekućina i funkcionalnih aditiva za primjene polimera i elektronike, vidjeli smo kako se ponavlja isti obrazac: kemija je rijetko slaba točka. Adhezija, prethodna obrada, kontrola stvrdnjavanja i način na koji je presvučeni dio konačno uzemljen odlučuju o tome hoće li se projekt održati na terenu.
Zašto je vodljivi premaz na plastici vrijedan truda
Na metalnom dijelu vodljivost je svojstvo rasutog materijala. Na plastičnom dijelu to je nešto što je dodano površini, a ta razlika oblikuje cijeli inženjerski zadatak. Tri zahtjeva pokreću većinu projekata:
- Statička kontrola. Ladice za rukovanje, podloga trake i filmovi za pakiranje trebaju kontrolirani put do zemlje kako se naboj ne bi nakupio i ispraznio u osjetljivu elektroniku.
- Elektromagnetska zaštita. Vodljivi sloj na kućištu prigušuje smetnje koje ulaze i izlaze iz kućišta, zbog čega je presvučena plastika i dalje uobičajena u instrumentaciji i komunikacijskom hardveru.
- Funkcionalni sklopovi. Membranski prekidači, dodirne površine i tiskane antene koriste vodljive tinte za prijenos male struje preko fleksibilnog filma.
Učinkovitost se obično izražava kao površinski otpor u ohmima po kvadratu: otprilike 10 4 do 10 6 oma/sq je vodljiv, 10 6 do 10 9 disipativno, i 10 9 do 10 12 antistatički, dok je za zaštitu obično potrebno 10 0 do 10 2 oma/sq. Znajući koja traka zapravo treba vašem proizvodu štedi novac, budući da premaz punjen ugljikom često obavlja posao srebrnog uz djelić cijene.
Kako vodljivi premazi zapravo djeluju na polimer
Premaz je tanki film, a ne metalna ploča. To je vezivo, obično akril, epoksi, poliuretan ili smola na bazi vode, koja nosi nešto što provodi.
Sustavi na bazi punila
Čađa, grafit, srebrne ljuskice, nikal i posrebreni bakar djeluju na isti način: iznad određenog opterećenja, čestice se međusobno dodiruju i stvaraju mrežu kroz osušeni film. Ispod tog praga, otpor se naglo penje, zbog čega su punjenje punila, vrijeme miješanja, debljina filma i raspored stvrdnjavanja toliko važni. Neznatno premalo ispunjen ili neravnomjerno prskan film može očitati megaome tamo gdje specifikacija obećava kiloome.
Ionski i intrinzično vodljivi sustavi
Ionske tekućine, kvaterne amonijeve soli i srodne kemije pokreću ione, a ne elektrone, dajući nježnu disipaciju, ovisno o vlazi, koja odgovara antistatičkim filmovima. Vodljivi polimeri kao što je PEDOT:PSS tvore konjugiranu okosnicu koja nosi elektrone i može se premazati dovoljno tanko da ostane optički čist. Obje su rute privlačne tamo gdje su prozirnost, fleksibilnost ili nisko opterećenje česticama važni, a objema je potrebna stroža kontrola vlage od folije punjene metalom.
Usporedba uobičajenih ruta premazivanja
Shvatite donje brojke kao početne točke za vlastita ispitivanja, a ne kao zajamčene vrijednosti.
| Ruta | Vodljiva komponenta | Površinski otpor | Tipična upotreba | Glavno ograničenje |
|---|---|---|---|---|
| Punjen ugljikom | Čađa, grafit | 10 3 do 10 6 oma/sq | ESD ladice, podloga od trake, jeftina zaštita | Tamna boja, tragovi karbona |
| Ispunjen srebrom | Srebrne pahuljice | 0,01 do 0,1 ohma/sq | Visoko pouzdana zaštita, membranski prekidači | Trošak materijala |
| Metalna čestica | Nikal, bakar presvučen srebrom | 0,05 do 10 ohma/sq | Kućišta, školjke konektora | Korozija i galvanski rizik |
| Ionski antistatik | Kvarterne amonijeve ili imidazolijeve ionske tekućine | 10 6 do 10 11 oma/sq | Prozirne antistatičke folije, ambalaža, pločasta roba | Osjetljivost na vlagu, rizik migracije |
| Vodljivi polimer | PEDOT:PSS i slično | 10 2 do 10 6 oma/sq | Prozirne savitljive elektrode, senzori | Osjetljivost na vlagu i kiselost |
Prianjanje je mjesto gdje većina projekata propada
Plastika nije metal. Netretirani polipropilen i polietilen posjeduju blizu 30 mN/m površinske energije, dok većina veziva za premaze treba podlogu iznad otprilike 38 do 42 mN/m prije nego što se smoče i pravilno vežu. ABS, polikarbonat i poliamid su prihvatljiviji, ali još uvijek dolaze sa sredstvima za odvajanje kalupa, prašinom i kontaminacijom pri rukovanju.
Predtretman je praktičan odgovor. Tretman plazmom i koronom povećava površinsku energiju i dodaje polarne skupine, tretman plamenom čini isto za mnoge poliolefine, a primeri služe tamo gdje oprema nije dostupna. Premaz unutar aktivacijskog prozora, jer se tretirane površine opuštaju u prvobitno stanje unutar nekoliko sati ili dana.
Druga dva načina kvara zaslužuju pozornost. Premazi na bazi otapala mogu izazvati pucanje polikarbonatnih mješavina, tako da je izbor otapala potrebno testirati na stvarnim dijelovima, a toplinski otvrdnjavajući sustavi mogu iskriviti letvice tankih stijenki, zbog čega se za PVC i PET često biraju premazi koji se stvrdnjavaju na niskim temperaturama i UV-stvrdnjavaju.
Praktični slijed primjene
Od uzorka do proizvodnje, ova narudžba svodi iznenađenja na minimum.
- Potvrdite kvalitetu polimera i izmjerite njegovu površinsku energiju prije naručivanja bilo kakvog premaza.
- Očistite dijelove kako biste uklonili sredstva za odvajanje kalupa, ulja i prašinu, a zatim njima rukujte u rukavicama.
- Prethodno obraditi plazmom, koronom ili plamenom i zabilježiti parametre kako bi se mogli ponoviti.
- Zakrijte otvore konektora, izbočine za vijke i kontakte za uzemljenje i provjerite je li maska otporna na prskanje.
- Nanesite tanke prolaze koji se preklapaju na jednakoj udaljenosti umjesto jednog debelog sloja.
- Stvrdnjavanje u skladu sa sustavom veziva, budući da se vodljivost u filmovima na bazi punila često poboljšava kako se film suši.
- Testirajte prve proizvodne dijelove na otpornost, prianjanje i debljinu prije pokretanja serije.
- Dajte svakom oklopljenom dijelu definiranu putanju uzemljenja, jer neuzemljeni vodljivi film čini vrlo malo.
Što izmjeriti prije povećanja
Lako je izmjeriti vodljivost na svježem uzorku i tu stati. Korisnije je znati kako se premaz ponaša u službi.
- Površinski otpor, mjeren pri kontroliranoj temperaturi i vlažnosti s paralelnom sondom, na dijelovima, a ne samo na ravnim kuponima.
- Adhezija, pomoću testa unakrsnom trakom na premazanoj površini i na rubovima odrezanim nakon premazivanja.
- Debljina suhog filma, praćena po cijelom dijelu tako da su uhvaćeni debeli kutovi i tanka udubljenja.
- Vlažnost i termalni cikli, koji izlažu ionske sustave vlazi, a sustave punila naprezanju međupovršine.
- Ispitivanje abrazije i savijanja za folije koje će se rukovati, namotavati ili savijati tijekom sastavljanja.
- Učinkovitost zaštite na sastavljenom kućištu, jer šavovi, praznine i nepremazane točke pričvršćivanja ograničavaju učinkovitost češće nego sama folija.
Usklađivanje rute s dijelom
Pravi izbor obično ispada iz geometrije i okoline. Velike, jednostavne ploče i ladice odgovaraju premazima punjenim ugljikom koji se brzo prskaju. Kućišta s dubokim udubljenjima i unutarnjim rebrima možda će trebati vodljivo punilo u smoli ili vakuumski postupak, jer pištolj za prskanje ne može doprijeti svugdje. Prozirni prozori upućuju na vodljive polimere ili ionske antistatičke sustave koji ostaju čisti, a dijelove koji su izloženi otapalima ili slanom spreju potrebno je rano provjeriti korozijsko ponašanje sustava punjenih metalom, a ne kasnije.
Cijena spada u isti razgovor. Ukupni trošak po prihvatljivom dijelu poštenija je usporedba od cijene po litri premaza.
Kada je slaganje bolje od premazivanja
Nije svaki statički problem potreban korak premazivanja. Antistatička kemija može se umiješati u smolu tako da gotovi kalup raspršuje naboj bez sekundarne operacije. Taj pristup dopire do unutarnjih površina, preživljava čišćenje i rukovanje te u potpunosti uklanja masku, zbog čega je popularan za tote kutije, filmove i složene kalupe.
Ako vagate ovu rutu, naš pregled antistatička sredstva za plastiku, tekstil, elektroniku i trake objašnjava gdje složeni aditivi zaslužuju svoje mjesto i gdje premaz ipak bolje obavlja posao.
Ustupci su kompatibilnost i trajnost. Aditiv se mora čisto raspršiti, ne smije promijeniti boju ili krhkost polimera i mora ostati u dijelu umjesto da migrira na površinu i trlja se.
Odabir kemije iza aditiva
Ionske tekućine ovdje su praktičan alat jer se kation i anion mogu odabrati gotovo neovisno. Kvarterni amonijev kation uparen s fluoriranim anionom, na primjer, daje toplinski stabilnu, uglavnom nehlapljivu sol koja se stapa u polimer ili premaz bez mirisa i isparavanja koje donose konvencionalni antistatički surfaktanti.
Tetraetilamonijev tetrafluoroborat kvarterna amonijeva ionska tekućina Tetraetilamonijev tetrafluoroborat čistoće 99%, CAS 429-06-1, kvaterna amonijeva ionska tekućina za katalizu, elektrolite i industrijske dodatke. Pogledajte proizvod → Struktura također upravlja detaljima. Dulji alkilni lanci i veći anioni teže omekšati film i usporiti kretanje iona, dok manji, polarniji anioni povećavaju vodljivost i osjetljivost na vlagu. Ionske tekućine na bazi hidroksila i etera često se biraju tamo gdje je važna kompatibilnost s polarnom smolom ili premazom na bazi vode. Prvo odredite pojas otpora, temperaturu obrade i režim čišćenja, a zatim pustite kemiju.
U formulacijama premaza i filmova, ionski dodaci obično su mali dio mješavine, često oko jedan do pet posto težine suhog filma, prilagođen naviše samo dok se ne postigne ciljna otpornost.
Održavanje projekta na pravom putu
Vodljivi premaz na plastici je sustav, a ne proizvod. Polimer, predobrada, kemija, stvrdnjavanje i uzemljenje moraju se međusobno slagati, a slabost u bilo kojem od njih pokazuje se kao neuspjeh na terenu.
Disciplina koja funkcionira nije glamurozna: izmjerite površinsku energiju prije odabira premaza, testirajte prianjanje prije povećanja i provjerite izvedbu nakon vlažnosti i toplinskog ciklusa, a ne samo na dan kada su dijelovi izrađeni.
Ako želite razgovarati o određenom supstratu, ciljnoj otpornosti ili aditivnoj kemiji, naš tehnički tim rado može pomoći .
