Typer plast som ofte brukes i produksjon av elektroniske komponenter og hvordan man produserer dem
Plast spiller en avgjørende rolle i den moderne elektronikkindustrien. Nesten alle enheter – fra mobiltelefoner og bærbare datamaskiner til TV-er og husholdningsapparater – er avhengige av plast til kabinett, kontakter, isolatorer, komponentfester og interne strukturelle deler. Årsakene er klare: plast er relativt lett, formbar, fungerer som en elektrisk isolator, motstår korrosjon og kan masseproduseres til konkurransedyktige kostnader. Imidlertid er ikke all plast egnet for elektronikk, ettersom elektroniske komponenter ofte opererer i høye temperaturer, fuktige miljøer eller er utsatt for brannfare fra elektrisk strøm. Derfor er valg av plasttype og produksjonsmetode avgjørende.
Følgende er de plasttypene som oftest brukes i produksjon av elektroniske komponenter og produksjonsmetodene deres.
1. ABS (akrylnitrilbutadienstyren)
ABS er en av de mest populære plasttypene for elektroniske apparathus som fjernkontroller, tastaturer, adaptere og utsiden av husholdningsapparater. ABS er valgt for sin styrke, slagfasthet, enkle fargegjengivelse og rene overflatefinish.
Hovedkarakteristikker:
– Sterk og støtsikker
– Lett å bearbeide med sprøytestøping
– Dimensjonsstabil for komponenter med middels presisjon
– Mindre varmebestandig enn andre tekniske plasttyper
ABS-produksjonsmetode:
ABS produseres gjennom en polymerisasjonsprosess ved å kombinere tre monomerer: akrylnitril, butadien og styren. Butadien gir seighet, styren gir stivhet og enkel bearbeiding, mens akrylnitril forbedrer kjemisk motstand og termisk stabilitet. I produksjon av elektroniske komponenter dannes ABS vanligvis ved hjelp av sprøytestøping: ABS-pellets smeltes i en tønne, sprøytes deretter inn i en form og avkjøles til ønsket form.
2. PC (polykarbonat)
Polykarbonat brukes ofte i komponenter som krever forbedret varmebestandighet, høy styrke og noen ganger gjennomsiktighet. Eksempler inkluderer beskyttelsesdeksler, indikatorlinser, enhetsdeksler som krever slagfasthet og deler som må tåle høyere temperaturer.
Hovedkarakteristikker:
– Svært sterk og slagfast
– Bedre varmebestandighet enn ABS
– Kan være gjennomsiktig
– Utsatt for riper, krever ofte belegg
PC-produksjonsmetode:
PC produseres gjennom en polykondensasjonsreaksjon mellom bisfenol-A og fosgen (eller en mer moderne ikke-fosgen-rute). I komponentproduksjon blir PC også ofte bearbeidet ved sprøytestøping eller ekstrudering. For transparente deler er temperatur-, trykk- og kjølekontroll avgjørende for å sikre klarhet og minimale optiske defekter.
3. PP (polypropylen)
PP er mye brukt i deler som krever fleksibilitet, kjemisk motstand og lav kostnad, for eksempel enkle isolatorer, interne deler, kabelbånd eller elektroniske husholdningskomponenter.
Hovedkarakteristikker:
– Lett, fleksibel og kjemikaliebestandig
– Smeltepunktet er ganske høyt for vanlige plasttyper
– Gode elektriske isolasjonsegenskaper
– Ikke like sterk som PC eller PA for høye mekaniske belastninger
PP-produksjonsmetode:
PP lages ved å polymerisere propylen ved hjelp av en katalysator (som Ziegler-Natta eller metallocen). For elektroniske komponenter bearbeides PP ofte ved hjelp av sprøytestøping. PP kan også brukes i blåsestøping (for visse hule deler) eller ekstrudering (for profiler og plater).
4. PA (nylon/polyamid)
Nylon, spesielt PA6 og PA66, brukes ofte til kontakter, små gir, komponenthus og deler som krever mekanisk styrke og slitestyrke. Mange kontakter innen bil- og industriell elektronikk bruker nylon på grunn av dens seighet.
Hovedkarakteristikker:
– Sterk, slitesterk og friksjonsbestandig
– Stabil ved relativt høye temperaturer
– Absorberer fuktighet, kan påvirke dimensjonene
– Ofte forsterket med glassfiber for stivhet
PA-produksjonsmetode:
PA lages ved kondensasjonspolymerisasjon (f.eks. fra kaprolaktam for PA6 eller fra heksametylendiamin og adipinsyre for PA66). I produksjon av elektroniske komponenter blir PA ofte bearbeidet gjennom sprøytestøping. For å forbedre ytelsen tilsettes ofte glassfiber, noe som gjør materialet stivere og sterkere, men krever presise støpings- og prosessparametere for å forhindre vridning.
5. PBT (polybutylentereftalat)
PBT er en svært populær teknisk plast som brukes i elektriske kontakter, stikkontakter, spoler og komponenter som krever dimensjonsstabilitet, varmebestandighet og gode isolerende egenskaper. PBT er også relativt motstandsdyktig mot kjemikalier.
Hovedkarakteristikker:
– Dimensjonsstabil, egnet for presisjonskomponenter
– God elektrisk isolator
– Varmebestandig og kjemikaliebestandig
– Ofte gitt flammehemmende av sikkerhetsmessige årsaker
PBT-produksjonsmetode:
PBT produseres gjennom polykondensasjon av butandiol og tereftalsyre (eller dimetyltereftalat). For elektroniske komponenter dannes PBT vanligvis ved sprøytestøping. Mange typer PBT for elektronikk har tilsatt et flammehemmende middel (ofte forkortet FR) for å oppfylle spesifikke brannmotstandsstandarder, for eksempel UL 94.
6. PET (polyetylentereftalat)
PET er best kjent som materiale for drikkeflasker, men innen elektronikk brukes det også som isolerende film, ark og til visse deler som krever stabilitet og elektrisk motstand. I filmform brukes PET i isolasjon av små motorer, transformatorer og fleksible belegg.
Hovedkarakteristikker:
– Stabil, sterk og god isolator i filmform
– Tåler relativ fuktighet godt
– Ikke alltid egnet for komponenter som utsettes for kontinuerlig høy varme
PET-produksjonsmetode:
PET produseres fra etylenglykol og tereftalsyre gjennom polykondensasjon. For filmbaserte elektronikkapplikasjoner er en vanlig prosess ekstrudering etterfulgt av biaxial orientering (trekking i to retninger) for å øke mekanisk styrke og stabilitet. PET kan sprøytestøpes for visse komponenter, selv om dette er mer vanlig for filmer og ark.
7. PVC (polyvinylklorid)
PVC brukes ofte til kabelisolasjon og ytterkappe for elektriske kabler på grunn av fleksibiliteten (med myknere), vannmotstanden og den relative overkommeligheten. I elektroniske enheter brukes PVC sjelden til hovedkappe på grunn av varmebestandighet og miljøhensyn, men det er fortsatt dominerende i kabelindustrien.
Hovedkarakteristikker:
– Bra for kabelisolering
– Kan være fleksibel eller stiv avhengig av formuleringen
– Motstandsdyktig mot fuktighet
– Trenger stabilisator- og myknertilsetningsstoffer
PVC-produksjonsmetode:
PVC lages av vinylkloridmonomer gjennom polymerisering. For kabler bearbeides PVC ved ekstrudering: PVC-en smeltes og ekstruderes rundt kobber- eller aluminiumledere som et isolerende lag. PVC-formuleringer for kabler inneholder vanligvis myknere, varmestabilisatorer og flammehemmende tilsetningsstoffer.
8. LCP (flytende krystallpolymer)
LCP er mye brukt for miniatyriserte og høypresisjons elektroniske komponenter som mikrokontakter, stikkontakter og deler i små enheter (smarttelefoner, bærbare enheter). LCP utmerker seg på grunn av sin ekstremt høye dimensjonsstabilitet, varmebestandighet og egnethet for tynne komponenter.
Hovedkarakteristikker:
– Utmerket dimensjonsstabilitet, egnet for små toleranser
– Høy varmebestandighet
– Utmerket smelteflyt for tynne seksjoner
– Dyrere enn vanlig plast
LCP-produksjonsmetode:
LCP er en spesiell aromatisk polymer med en struktur som danner en «flytende krystall»-fase når den smeltes. I komponentproduksjon er LCP svært vanlig ved bruk av presisjonssprøytestøping. Fordi dette materialet kan fylle svært tynne former, er LCP ideelt for miniatyrkomponenter, men det krever streng prosesskontroll.
Generelle produksjonsmetoder for elektroniske komponenter
I tillegg til å forstå plasttypene, er det også viktig å kjenne til formingsmetodene som ofte brukes:
1. Sprøytestøping
Den vanligste metoden for foringsrør, kontakter og strukturelle komponenter. Egnet for masseproduksjon med komplekse former og fine toleranser.
2. Ekstrudering
Vanlig for ledninger (isolasjon), profiler, filmer og plater. Materialet presses gjennom en dyse for å produsere en kontinuerlig form.
3. Blåsestøping
Brukes til visse hule komponenter, men mindre dominerende innen elektronikk enn i emballasjeindustrien.
4. Termoforming
Plastplater varmes opp og formes deretter til å passe i en form. De brukes til paneler, enkle deksler eller komponentbrett.
Lukking
Valg av plast til elektroniske komponenter handler ikke bare om pris og enkel produksjon, men også om sikkerhet, varmebestandighet, dimensjonsstabilitet og elektriske isolasjonsegenskaper. ABS og PP brukes ofte til generelle applikasjoner, mens PC, PA, PBT og LCP er bedre egnet for tekniske applikasjoner som krever høyere ytelse. PVC og PET er derimot avgjørende for spesialiserte applikasjoner som kabler og isolasjonsfilmer. Ved å forstå egenskapene til hver plast og produksjonsprosessen, kan produsenter designe mer effektive, trygge og holdbare elektroniske komponenter.
Hvis du ønsker det, kan jeg tilpasse denne artikkelen til en akademisk stil (med kildehenvisninger), en populær stil for blogger, eller legge til en sammenligningstabell over egenskaper (varmebestandighet, styrke, isolasjon og kostnad).
