Plastmasas veidi, ko bieži izmanto elektronisko komponentu ražošanā, un to ražošana
Plastmasai ir izšķiroša loma mūsdienu elektronikas rūpniecībā. Gandrīz katra ierīce — sākot no mobilajiem tālruņiem un klēpjdatoriem līdz televizoriem un sadzīves tehnikai — ir atkarīga no plastmasas korpusu, savienotāju, izolatoru, komponentu stiprinājumu un iekšējo konstrukcijas daļu ražošanā. Iemesli ir skaidri: plastmasa ir relatīvi viegla, plastmasa ir plastmasa, darbojas kā elektriskais izolators, ir izturīga pret koroziju un to var ražot masveidā par konkurētspējīgām izmaksām. Tomēr ne visas plastmasas ir piemērotas elektronikai, jo elektroniskās sastāvdaļas bieži darbojas augstā temperatūrā, mitrā vidē vai ir pakļautas ugunsgrēka riskam elektriskās strāvas dēļ. Tāpēc plastmasas veida un ražošanas metodes izvēle ir ļoti svarīga.
Tālāk ir norādīti visbiežāk elektronisko komponentu ražošanā izmantotie plastmasas veidi un to ražošanas metodes.
1. ABS (akrilnitrila butadiēna stirols)
ABS ir viena no populārākajām plastmasām elektronisko ierīču korpusiem, piemēram, tālvadības pultīm, tastatūrām, adapteriem un sadzīves tehnikas ārējām virsmām. ABS tiek izvēlēts tā izturības, triecienizturības, vieglas krāsošanas un tīras virsmas apdares dēļ.
Galvenās īpašības:
– Izturīgs un triecienizturīgs
– Viegli apstrādājams ar iesmidzināšanas formēšanas metodi
– Izmēru ziņā stabils vidējas precizitātes komponentiem
– Mazāk karstumizturīga nekā citas inženiertehniskās plastmasas
ABS ražošanas metode:
ABS tiek ražots polimerizācijas procesā, apvienojot trīs monomērus: akrilnitrilu, butadiēnu un stirolu. Butadiēns nodrošina izturību, stirols nodrošina stingrību un apstrādājamību, savukārt akrilnitrils uzlabo ķīmisko izturību un termisko stabilitāti. Elektronisko komponentu ražošanā ABS parasti tiek veidots, izmantojot iesmidzināšanas formēšanu: ABS granulas tiek izkausētas mucā, pēc tam iesmidzinātas veidnē un atdzesētas līdz vēlamajai formai.
2. Dators (polikarbonāts)
Polikarbonātu bieži izmanto detaļās, kurām nepieciešama uzlabota karstumizturība, augsta izturība un dažreiz arī caurspīdīgums. Piemēri ir aizsargapvalki, indikatoru lēcas, ierīču korpusi, kuriem nepieciešama triecienizturība, un detaļas, kurām jāiztur augstāka temperatūra.
Galvenās īpašības:
– Ļoti izturīgs un triecienizturīgs
– Labāka karstumizturība nekā ABS
- Var būt caurspīdīgs
– Pakļauts skrāpējumiem, bieži nepieciešams pārklājums
Datora ražošanas metode:
PC tiek ražots, izmantojot polikondensācijas reakciju starp bisfenolu-A un fosgēnu (vai modernāku metodi bez fosgēna). Detaļu ražošanā PC bieži tiek apstrādāts arī ar iesmidzināšanas formēšanu vai ekstrūziju. Caurspīdīgām detaļām temperatūras, spiediena un dzesēšanas kontrole ir ļoti svarīga, lai nodrošinātu skaidrību un minimālus optiskos defektus.
3. PP (polipropilēns)
PP tiek plaši izmantots detaļās, kurām nepieciešama elastība, ķīmiskā izturība un zemas izmaksas, piemēram, vienkāršos izolatoros, iekšējās detaļās, kabeļu saitēs vai elektroniskās mājsaimniecības detaļās.
Galvenās īpašības:
– Viegls, elastīgs un ķīmiski izturīgs
– Parasto plastmasu kušanas temperatūra ir diezgan augsta
– Labas elektroizolācijas īpašības
– Nav tik izturīgs kā PC vai PA lielām mehāniskām slodzēm
PP ražošanas metode:
PP tiek ražots, polimerizējot propilēnu, izmantojot katalizatoru (piemēram, Cīglera-Natas katalizatoru vai metalocēnu). Elektronisko komponentu ražošanai PP bieži tiek apstrādāts, izmantojot iesmidzināšanas formēšanu. PP var izmantot arī pūšanas formēšanā (noteiktām dobām detaļām) vai ekstrūzijā (profiliem un loksnēm).
4. PA (neilons/poliamīds)
Neilons, īpaši PA6 un PA66, parasti tiek izmantots savienotājiem, maziem zobratiem, detaļu korpusiem un detaļām, kurām nepieciešama mehāniskā izturība un nodilumizturība. Daudzi savienotāji automobiļu un rūpnieciskajā elektronikā izmanto neilonu tā izturības dēļ.
Galvenās īpašības:
– Izturīgs, nodilumizturīgs un berzes izturīgs
– Stabils relatīvi augstā temperatūrā
– Absorbē mitrumu, var ietekmēt izmērus
– Bieži vien stingrības labad pastiprināta ar stikla šķiedru
PA ražošanas metode:
PA tiek ražots ar kondensācijas polimerizāciju (piemēram, no kaprolaktāma PA6 iegūšanai vai no heksametilēndiamīna un adipīnskābes PA66 iegūšanai). Elektronisko komponentu ražošanā PA bieži tiek apstrādāts ar iesmidzināšanas formēšanu. Lai uzlabotu veiktspēju, bieži tiek pievienota stikla šķiedra, kas padara materiālu stingrāku un stiprāku, taču ir nepieciešama precīza formēšana un procesa parametri, lai novērstu deformāciju.
5. PBT (polibutilēntereftalāts)
PBT ir ļoti populāra inženiertehniskā plastmasa, ko izmanto elektriskajos savienotājos, kontaktligzdās, spoļu spolēs un detaļās, kurām nepieciešama izmēru stabilitāte, karstumizturība un labas izolācijas īpašības. PBT ir arī relatīvi izturīgs pret ķīmiskām vielām.
Galvenās īpašības:
– Izmēru ziņā stabils, piemērots precīzijas detaļām
– Labs elektriskais izolators
– Karstumizturīgs un ķīmiski izturīgs
– Drošības standartu dēļ bieži tiek piešķirts liesmas slāpētājs
PBT ražošanas metode:
PBT ražo, polikondensējot butāndiolu un tereftalskābi (vai dimetiltereftalātu). Elektroniskajām sastāvdaļām PBT visbiežāk iegūst, izmantojot iesmidzināšanas formēšanu. Daudzām elektronikas PBT kategorijām ir pievienots liesmas slāpētājs (bieži saīsināti FR), lai tās atbilstu konkrētiem ugunsdrošības standartiem, piemēram, UL 94.
6. PET (polietilēntereftalāts)
PET ir vislabāk pazīstams kā dzērienu pudeļu materiāls, taču elektronikā to izmanto arī kā izolācijas plēvi, loksnes un noteiktām detaļām, kurām nepieciešama stabilitāte un elektriskā pretestība. Plēves veidā PET tiek izmantots mazu motoru izolācijā, transformatoros un elastīgos pārklājumos.
Galvenās īpašības:
– Stabils, izturīgs un labs izolators plēves formā
– labi iztur relatīvo mitrumu
– Ne vienmēr piemērots detaļām, kas pakļautas nepārtrauktai augstai temperatūrai
PET ražošanas metode:
PET ražo no etilēnglikola un tereftalskābes, izmantojot polikondensācijas metodi. Elektronikas lietojumprogrammās uz plēvju bāzes bieži tiek izmantota ekstrūzija, kam seko biaksiāla orientācija (vilkšana divos virzienos), lai palielinātu mehānisko izturību un stabilitāti. Dažām detaļām PET var iesmidzināt, lai gan tas ir biežāk sastopams plēvēm un loksnēm.
7. PVC (polivinilhlorīds)
PVC bieži izmanto kabeļu izolācijai un elektrisko kabeļu ārējam apvalkam, pateicoties tā elastībai (ar plastifikatoriem), ūdensizturībai un relatīvajai pieejamībai. Elektroniskajās ierīcēs PVC reti tiek izmantots galvenajam apvalkam karstumizturības un vides apsvērumu dēļ, taču tas joprojām dominē kabeļu nozarē.
Galvenās īpašības:
– Piemērots kabeļu izolācijai
– Var būt elastīgs vai stingrs atkarībā no formulas
– Izturīgs pret mitrumu
– Nepieciešamas stabilizatora un plastifikatora piedevas
PVC ražošanas metode:
PVC tiek ražots no vinilhlorīda monomēra, izmantojot polimerizāciju. Kabeļu ražošanā PVC tiek apstrādāts ar ekstrūzijas pārklājumu: PVC tiek izkausēts un ekstrudēts ap vara vai alumīnija vadītājiem kā izolācijas slānis. Kabeļu PVC formulas parasti satur plastifikatorus, siltuma stabilizatorus un liesmu slāpējošas piedevas.
8. LCP (šķidro kristālu polimērs)
LCP tiek plaši izmantots miniaturizētu un augstas precizitātes elektronisko komponentu, piemēram, mikrosavienotāju, kontaktligzdu un mazu ierīču (viedtālruņu, valkājamo ierīču) detaļu ražošanā. LCP izceļas ar ārkārtīgi augsto izmēru stabilitāti, karstumizturību un piemērotību plānām komponentēm.
Galvenās īpašības:
– Lieliska izmēru stabilitāte, piemērota šaurām pielaidēm
– Augsta karstumizturība
– Lieliska kausējuma plūsma plānām sekcijām
– Dārgāka nekā parastā plastmasa
LCP ražošanas metode:
LCP ir īpašs aromātisks polimērs ar struktūru, kas kausējot veido "šķidro kristālu" fāzi. Detaļu ražošanā LCP ir ļoti izplatīts, izmantojot precīzu iesmidzināšanas formēšanu. Tā kā ar šo materiālu var aizpildīt ļoti plānas veidnes, LCP ir ideāli piemērots miniatūrām detaļām, taču tam nepieciešama stingra procesa kontrole.
Elektronisko komponentu vispārīgās ražošanas metodes
Papildus plastmasas veidu izpratnei ir svarīgi arī atpazīt bieži izmantotās formēšanas metodes:
1. Iesmidzināšanas formēšana
Visizplatītākā metode korpusiem, savienotājiem un konstrukcijas komponentiem. Piemērota masveida ražošanai ar sarežģītām formām un nelielām pielaidēm.
2. Ekstrūzija
Bieži sastopams vadiem (izolācijai), profiliem, plēvēm un loksnēm. Materiāls tiek spiests caur matricu, lai iegūtu nepārtrauktu formu.
3. Pūšanas formēšana
Izmanto noteiktām dobām detaļām, lai gan elektronikā tas ir mazāk dominējošs nekā iepakošanas nozarē.
4. Termoformēšana
Plastmasas loksnes tiek uzkarsētas un pēc tam veidotas, lai tās atbilstu veidnei. Tās tiek izmantotas paneļiem, vienkāršiem vākiem vai detaļu paplātēm.
Pennutup
Elektronisko komponentu plastmasas izvēle ir atkarīga ne tikai no cenas un ražošanas vienkāršības, bet arī no drošības, karstumizturības, izmēru stabilitātes un elektriskās izolācijas īpašībām. ABS un PP bieži tiek izmantoti vispārējas nozīmes lietojumprogrammām, savukārt PC, PA, PBT un LCP ir labāk piemēroti inženiertehniskiem lietojumiem, kuriem nepieciešama augstāka veiktspēja. Savukārt PVC un PET ir izšķiroši svarīgi specializētiem lietojumiem, piemēram, kabeļiem un izolācijas plēvēm. Izprotot katras plastmasas īpašības un ražošanas procesu, ražotāji var izstrādāt efektīvākus, drošākus un izturīgākus elektroniskos komponentus.
Ja vēlaties, varu pielāgot šo rakstu akadēmiskam stilam (ar atsaucēm), populāram emuāru stilam vai pievienot īpašību (karstumizturība, izturība, izolācija un izmaksas) salīdzināšanas tabulu.
