پوشش رسانا روی پلاستیک: راهنمای عملی مواد، چسبندگی و آزمایش

پلاستیک ماده‌ای است که اکثر طراحان برای قالب‌گیری به چیزی سبک، سخت و ارزان قیمت نیاز دارند، و همچنین طبیعتاً یک عایق است. بار ساکن روی سطح جمع می‌شود، گرد و غبار به آن می‌چسبد و تداخل الکترومغناطیسی از یک محفظه پلاستیکی عبور می‌کند که انگار دیوار آنجا نیست. یک پوشش رسانا روی پلاستیک پاسخ معمولی است، اما تنها زمانی عملکرد خوبی دارد که برای پلیمر زیر آن انتخاب شود نه برای شکل رسانایی چاپ شده در برگه داده.

پس از بیش از یک دهه توسعه مایعات یونی و افزودنی های کاربردی برای کاربردهای پلیمری و الکترونیکی، ما شاهد تکرار همان الگو بوده ایم: شیمی به ندرت نقطه ضعف است. چسبندگی، پیش تیمار، کنترل درمان و روشی که یک قطعه پوشش داده شده در نهایت به زمین متصل می شود، تعیین می کند که آیا پروژه در این زمینه باقی می ماند یا خیر.

چرا یک پوشش رسانا روی پلاستیک ارزش تلاش را دارد؟

در یک قطعه فلزی، رسانایی یکی از ویژگی های مواد حجیم است. در یک قسمت پلاستیکی چیزی به سطح اضافه شده است و این تفاوت کل کار مهندسی را شکل می دهد. سه الزام بیشتر پروژه ها را هدایت می کند:

• کنترل استاتیک سینی های جابجایی، نوارهای پشتی و فیلم های بسته بندی نیاز به یک مسیر کنترل شده به سمت زمین دارند تا شارژ جمع نشود و در وسایل الکترونیکی حساس تخلیه نشود.
• محافظ الکترومغناطیسی. یک لایه رسانا روی یک محفظه تداخل حرکتی به داخل و خارج محفظه را کاهش می دهد، به همین دلیل است که پلاستیک روکش شده در سخت افزار ابزار دقیق و ارتباطات رایج است.
• مدارهای عملکردی سوئیچ های غشایی، سطوح لمسی و آنتن های چاپی از جوهرهای رسانا برای انتقال جریان های کوچک در یک فیلم انعطاف پذیر استفاده می کنند.

عملکرد معمولاً به صورت مقاومت سطحی بر حسب اهم بر مربع بیان می شود: تقریباً 10 ⁴ به 10 ⁶ اهم/مربع رسانا است، 10 ⁶ به 10 ⁹ اتلاف کننده و 10 ⁹ به 10 ¹² آنتی استاتیک، در حالی که محافظ معمولاً 10 را می طلبد ⁰ به 10 ² اهم/مربع دانستن اینکه محصول شما واقعاً به کدام نوار نیاز دارد، باعث صرفه جویی در هزینه می شود، زیرا یک پوشش پر از کربن اغلب با کسری از هزینه، کار یک پوشش نقره ای را انجام می دهد.

نحوه عملکرد پوشش های رسانا بر روی یک پلیمر

یک پوشش یک لایه نازک است، نه یک صفحه فلزی. این یک چسب، معمولا اکریلیک، اپوکسی، پلی اورتان یا یک رزین مبتنی بر آب است که حامل چیزی است که رسانا است.

سیستم های مبتنی بر پرکننده

کربن سیاه، گرافیت، پولک‌های نقره، نیکل و مس با پوشش نقره همه به یک شکل عمل می‌کنند: در بالای یک بارگذاری مشخص، ذرات یکدیگر را لمس کرده و شبکه‌ای را از طریق لایه خشک شده تشکیل می‌دهند. در زیر آن آستانه، مقاومت به شدت بالا می رود، به همین دلیل است که بارگذاری پرکننده، زمان اختلاط، ضخامت فیلم و برنامه پخت بسیار مهم است. یک فیلم کمی پر شده یا اسپری ناهموار می تواند مگا اهم هایی را بخواند که مشخصات آن کیلو اهم است.

سیستم های یونی و ذاتی رسانا

مایعات یونی، نمک های آمونیوم چهارتایی و مواد شیمیایی مرتبط، یون ها را به جای الکترون ها حرکت می دهند و اتلاف ملایم و وابسته به رطوبت را به وجود می آورند که مناسب فیلم های آنتی استاتیک است. پلیمرهای رسانا مانند PEDOT:PSS یک ستون فقرات مزدوج را تشکیل می دهند که الکترون ها را حمل می کند و می تواند به اندازه کافی نازک پوشش داده شود تا از نظر نوری شفاف بماند. هر دو مسیر در جایی که شفافیت، انعطاف‌پذیری یا بارگذاری ذرات کم اهمیت دارند جذاب هستند و هر دو نسبت به یک فیلم پر از فلز به کنترل رطوبت دقیق‌تری نیاز دارند.

مقایسه مسیرهای پوشش رایج

ارقام زیر را به‌عنوان نقاط شروع آزمایش‌های خود به‌جای ارزش‌های تضمین‌شده در نظر بگیرید.

چسبندگی جایی است که اکثر پروژه ها شکست می خورند

پلاستیک ها فلز نیستند. پلی پروپیلن و پلی اتیلن تصفیه نشده نزدیک به 30 میلی نیوتن بر متر انرژی سطحی قرار می گیرند، در حالی که بیشتر چسب های پوششی قبل از خیس شدن و چسبندگی مناسب به بستری بالاتر از تقریباً 38 تا 42 میلی نیوتن بر متر نیاز دارند. ABS، پلی کربنات و پلی آمید دوستانه تر هستند، اما همچنان با عوامل آزاد کننده کپک، گرد و غبار و آلودگی به دست می آیند.

پیش درمانی پاسخ عملی است. درمان پلاسما و کرونا انرژی سطحی را افزایش می‌دهد و گروه‌های قطبی را اضافه می‌کند، عملیات شعله‌ای همین کار را برای بسیاری از پلی‌الفین‌ها انجام می‌دهد، و پرایمرها در جاهایی که تجهیزات در دسترس نیست استفاده می‌شوند. در پنجره فعال سازی بپوشانید، زیرا سطوح تحت درمان ظرف چند ساعت یا چند روز به حالت اولیه خود باز می گردند.

دو حالت شکست دیگر شایسته توجه هستند. پوشش‌های مبتنی بر حلال می‌توانند ترکیب‌های پلی‌کربنات را ترک کنند، بنابراین انتخاب حلال نیاز به آزمایش بر روی قطعات واقعی دارد و سیستم‌های حرارت‌یافته می‌توانند قالب‌گیری‌های جدار نازک را منحرف کنند، به همین دلیل است که پوشش‌های با دمای پایین و درمان UV اغلب برای PVC و PET انتخاب می‌شوند.

دنباله کاربرد عملی

با حرکت از نمونه به تولید، این سفارش شگفتی ها را به حداقل می رساند.

1. قبل از سفارش هر پوشش، درجه پلیمر را تأیید کنید و انرژی سطح آن را اندازه بگیرید.
2. قطعات را تمیز کنید تا عوامل آزاد کننده کپک، روغن و گرد و غبار از بین بروند، سپس با دستکش آنها را بمالید.
3. با پلاسما، کرونا یا شعله پیش تیمار کنید و پارامترها را ثبت کنید تا بتوان آنها را تکرار کرد.
4. دهانه های اتصال دهنده، باس های پیچ و کنتاکت های اتصال به زمین را بپوشانید و بررسی کنید که پوشش در برابر اسپری باقی بماند.
5. پاس های نازک و همپوشانی را در فاصله ثابت به جای یک لایه سنگین اعمال کنید.
6. بر اساس سیستم بایندر پخت، زیرا رسانایی در فیلم های مبتنی بر پرکننده اغلب با خشک شدن فیلم بهبود می یابد.
7. قبل از اجرای دسته، اولین قطعات تولیدی را از نظر مقاومت، چسبندگی و ضخامت تست کنید.
8. به هر قسمت محافظ یک مسیر زمینی مشخص بدهید، زیرا یک فیلم رسانای غیر زمینی کار بسیار کمی انجام می دهد.

چه چیزی را قبل از افزایش مقیاس اندازه گیری کنید

اندازه گیری رسانایی روی یک نمونه تازه و متوقف کردن آن آسان است. دانستن اینکه پوشش در سرویس چگونه عمل می کند مفیدتر است.

• مقاومت سطحی که در دما و رطوبت کنترل شده با یک کاوشگر موازی، بر روی قطعات به جای کوپن های مسطح اندازه گیری می شود.
• چسبندگی، با استفاده از تست نوار متقاطع بر روی سطح پوشش داده شده و بر روی لبه های بریده شده پس از پوشش.
• ضخامت لایه خشک، در سراسر قسمت ردیابی می شود تا گوشه های ضخیم و فرورفتگی های نازک هر دو گرفته شوند.
• رطوبت و چرخه حرارتی، که سیستم‌های یونی را در معرض رطوبت و سیستم‌های پرکننده را در معرض تنش رابط قرار می‌دهند.
• تست سایش و انعطاف برای فیلم هایی که در حین مونتاژ با آن ها، زخم یا خم می شوند.
• اثربخشی محافظ روی یک محفظه مونتاژ شده، زیرا درزها، شکاف‌ها و نقاط ثابت بدون پوشش، عملکرد را بیشتر از خود فیلم محدود می‌کنند.

تطبیق مسیر با قسمت

انتخاب درست معمولاً از هندسه و محیط خارج می شود. پانل ها و سینی های بزرگ و ساده با پوشش های پر از کربن که به سرعت پاشش می کنند، مناسب هستند. محفظه هایی با فرورفتگی های عمیق و دنده های داخلی ممکن است به یک پرکننده رسانا در رزین یا فرآیند خلاء نیاز داشته باشند، زیرا تفنگ اسپری نمی تواند به همه جا برسد. پنجره های شفاف به سمت پلیمرهای رسانا یا سیستم های آنتی استاتیک یونی که شفاف می مانند و قسمت هایی که در معرض حلال ها یا اسپری نمک قرار می گیرند، به رفتار خوردگی سیستم های پر از فلز نیاز دارند که زودتر به جای دیر بازنگری شوند.

هزینه متعلق به همان گفتگو است. هزینه کل هر قطعه قابل قبول مقایسه صادقانه تری نسبت به قیمت هر لیتر پوشش است.

هنگام ترکیب کردن، پوشش را می زند

هر مشکل استاتیکی نیاز به مرحله پوشش ندارد. یک ماده شیمیایی آنتی استاتیک را می توان در رزین ترکیب کرد تا قالب نهایی بدون عملیات ثانویه بار را از بین ببرد. این رویکرد به سطوح داخلی می‌رسد، از تمیز کردن و جابجایی جان سالم به در می‌برد، و پوشش را به طور کامل حذف می‌کند، به همین دلیل است که برای جعبه‌های حمل‌ونقل، فیلم‌ها و قالب‌گیری‌های پیچیده محبوب است.

اگر شما در حال وزن کردن این مسیر هستید، بررسی اجمالی ما از عوامل آنتی استاتیک برای پلاستیک، منسوجات، الکترونیک و نوار توضیح می‌دهد که افزودنی‌های ترکیبی کجا جایگاه خود را به دست می‌آورند و جایی که یک پوشش هنوز کار را بهتر انجام می‌دهد.

معاوضه ها سازگاری و ماندگاری است. یک افزودنی باید به طور تمیز پراکنده شود، نباید پلیمر را تغییر رنگ دهد یا شکننده کند، و به جای مهاجرت به سطح و مالش، باید در قسمت باقی بماند.

انتخاب شیمی پشت افزودنی

مایعات یونی در اینجا یک ابزار کاربردی هستند زیرا کاتیون و آنیون را می توان تقریباً مستقل انتخاب کرد. به عنوان مثال، یک کاتیون آمونیوم چهارتایی که با یک آنیون فلوئوردار جفت می شود، نمکی از نظر حرارتی پایدار و اساساً غیرفرار می دهد که بدون بو و تبخیر که سورفاکتانت های آنتی استاتیک معمولی ایجاد می کنند، در یک پلیمر یا یک پوشش ترکیب می شود.

مایع یونی آمونیوم چهارتایی تترا اتیل آمونیوم تترا فلوئوروبورات تترا اتیل آمونیوم تترافلوروبورات با خلوص 99 درصد، CAS 429-06-1، یک مایع یونی آمونیوم چهارتایی برای کاتالیز، الکترولیت ها و کاربردهای افزودنی صنعتی. مشاهده محصول →

ساختار نیز بر جزئیات حاکم است. زنجیره‌های آلکیل طولانی‌تر و آنیون‌های بزرگ‌تر تمایل به نرم‌کردن لایه و حرکت یونی آهسته دارند، در حالی که آنیون‌های کوچک‌تر و قطبی‌تر رسانایی و حساسیت به رطوبت را افزایش می‌دهند. مایعات یونی مبتنی بر هیدروکسیل و اتر اغلب در مواردی انتخاب می شوند که سازگاری با رزین قطبی یا پوشش مبتنی بر آب مهم باشد. ابتدا نوار مقاومت، دمای پردازش و رژیم تمیز کردن را تعریف کنید، سپس اجازه دهید شیمی دنبال شود.

در فرمولاسیون های پوشش و فیلم، افزودنی های یونی معمولاً بخش کوچکی از مخلوط هستند که اغلب حدود یک تا پنج درصد وزن فیلم خشک است و فقط تا زمانی که مقاومت مورد نظر به آن برسد، به سمت بالا تنظیم می شود.

نگه داشتن یک پروژه در مسیر

یک پوشش رسانا روی پلاستیک یک سیستم است تا یک محصول. پلیمر، پیش تصفیه، شیمی، درمان و زمین کردن، همه باید با یکدیگر همخوانی داشته باشند و ضعف در هر یک از آنها به عنوان یک شکست در این زمینه نشان داده می شود.

نظم و انضباط که کار می کند غیر جذاب است: اندازه گیری انرژی سطح قبل از انتخاب یک پوشش، تست چسبندگی قبل از افزایش مقیاس، و بررسی عملکرد پس از رطوبت و چرخه حرارتی به جای تنها در روز ساخت قطعات.

اگر می خواهید در مورد یک بستر خاص، هدف مقاومت یا شیمی افزودنی بحث کنید، تیم فنی ما خوشحال است که به کمک کند .