便携式电子产品制造商必须评估涂层过程基于一致性、重复性,全球经济,涂抹器的可用性。
罗伊Bjorlin威廉·陈,尼尔额头和达伦·埃文斯
Spraylat公司
佩勒姆,纽约,美国
导电涂料技术稳步增长优先需要导电涂料在射出成型塑料零件解决EMC问题。这种增长在便携式电子产品市场上尤为明显,需要在全球范围内访问过程提供一致的、可重复的质量;较低的使用成本;和区域选择合格的涂抹器。本文综述的一些主要差异的关键导电涂层过程从制造的角度来看。导电涂料、选择性电镀和真空蒸镀技术比较对他们的能力来满足全球电子市场的需求。
一般来说,导电涂料技术继续服务全球市场的比例越来越高导电涂料。这是由于制造灵活性和整体成本效益提供的最新一代的绘画过程。涂布涂料基地的基础设施已经在世界范围内。这种增长,地方和区域访问技术,增加水平的质量期望,也发生。
适当的应用方法和设备油漆技术选择时的重要考虑涂层的选择。本文还包括油漆应用设备和推荐的绘画实践的信息。生产和使用油漆技术时的前期制作注意事项进行了讨论。
设计的适应性
电子围栏有广泛的尺寸,形状和复杂性。绘画的过程、电镀和真空蒸镀对这些变量有不同的适应性。实现质量导致射出成型部分的导电涂层,制造商必须评估每个导电涂层工艺的适用性的这些变量。
导电涂料在涂料配方和取得了重大进步生产设备用于应用它们。今天,涂料技术提供了很好的通用性产品设计师,涂抹器,说明符通过优化经济实现广泛的质量结果部分的设计。首先,油漆可以被不同的应用厚度(做μm是一个典型的范围)。第二,油漆可以通过涂层的类型选择不同满足给定应用程序所需的电气性能。第三,油漆应用程序可以被定制以适应部分的设计。一个额外的油漆或两个,在更脆弱的地区,可以确保适当的覆盖率更复杂的部分。相对简单的部分设计,薄涂层和快速处理周期将提供一个非常低的成本涂层解决方案。同时,最近的重大改进机器人拥有先进生产的最先进的绘画。例如,小
手机外壳可以涂布量约5000到12000单位每加仑的油漆,根据复杂性和射出成型部分的大小。在高容量生产、干膜厚度
5 - 10μm是常见的。
选择性电镀质量结果所能达到的水平。选择性电镀提供优秀的均匀镀在金属化过程的一部分。化学镀将提供一个非常均匀,优质的免费导电涂层,是相对变化的金属化厚度无论部分设计。最下面的一层绘画流程,之前的电镀部分操作,就不那么宽容,视距限制。底漆过程的控制要求最低漆膜厚度适用于所有领域的一部分。这漆膜必须足够均匀涂层内的催化材料整合,必须均匀分布的
涂层表面支持统一的化学沉积。因此,底漆涂装的工艺窗口可以缩小并最终限制了使用这个过程来解决特定部分配置的灵活性。
真空蒸镀也是视线的依赖。除非附加装置是用来提高沉积铝、金属化的均匀部分深处和难以到达的地方是有限的。以适应更高的批量生产,大型钱伯斯和/或多个钱伯斯是必要的。作为一个批处理,真空技术提供最低成本的结果当部分很小,当每个室可以达到一个非常高的负载水平。此外,这种技术是最适合零件的几何非常简单,缺乏特色。
器的选择
一个可靠的全球基础设施应用导电涂料目前在世界各地的主要生产地区。这个基础设施提供了OEM和准备访问说明符技术。它也使涂料项目的一个可行选择,可能在一个地方工作,但生产指定一个或多个全球的生产基地。
相比之下,选择性电镀可以通过较少的应用者和没有现成的在全球基础上。这些限制适用于真空蒸镀。这些替代技术提供了更少的灵活性在供应商选择和OEM说明符区域访问技术。
可伸缩性,批量生产
导电涂料有时会选择附近的产品设计周期的结束。这时机源自于这样一个事实:第一次尝试解决EMI屏蔽或其他EMC问题,从而实现合规专注于棋盘布局,产品设计和组件的选择。如果最终产品测试揭示了EMI问题或只有边际EMC符合规定,涂料可用于增强董事会层面的屏蔽方法已经到位。当这种情况出现时,上市时间通常是一个关键因素,和制造解决方案必须迅速定位。
便携式产品的产量高,添加导电涂料是一个解决方案,可以在一个相对短的时间内实现。绘画机器人现在是一个常见的做法,全球装机容量存在许多涂抹器。如果需要增加容量,附加的绘画机器人系统可以安装在相当短的交货期。
选择性电镀通常是自动或半自动过程能够实现批量生产的数量。当前装机容量和应用者提供该服务的数量,限制了快速响应时间显著波动生产需求。新的选择性化学镀线不容易安装。这些线还需要一条湿化学和绘画工具。对于现有的化学镀线,底漆能力通常是生产瓶颈的来源;如果出现明显的扩大需求,添加绘画能力往往是这个问题。
真空蒸镀是一个批处理过程。室容量的限制因素,新的能力并不容易,如果装机容量达到现有的室(s)。在加载室,在确定物料通过量大小也是一个关键因素。此外,真空技术不一致。可用性是有限的选择涂抹器在世界的某些地区。因此,扩大使用这种技术,为全球项目,可以将一个上市时间的问题。
工具
通常,便携式电子外壳只涂在里面,常常只在选择性地区。因此,几乎所有的应用程序都需要面具工具或夹具定义涂料应用的地方。这是一个常见要求选择性电镀,真空铝和导电涂料。
通常面具绘画的工具可以在四到八周,涉及对三套面具工具/油漆细胞。一个面具工具在使用,一个是骑车到清洗操作,和其余的工具是清洁和准备使用。绘画机器人是一个自动化的过程这三套工具可以支持细胞连续生产。
真空工具或夹具需要全套的个人工具室的每个部分的位置。因此对于手机产品,1000多个设备可能需要为每个部分。除了这么高的投资工具,安装时间较长为一个新项目。
选择性电镀需要两个单独的工具集。一组三个面具工具需要底漆操作,以及一系列的电镀架需要化学镀的操作。底漆的屏蔽要求类似的导电漆。电镀架需要8到10周生产。一般来说,选择性电镀长于的time-to-production油漆,部分是因为工具要求两个独立的过程。
设施投资
便携式产品产量和运行速度可以改变意外和不可预知的。添加所需的资本能力对于一个给定的涂层技术可以提高生产的重要障碍volumes-especially短的longerterm notice-without清楚生产的要求。
手动导电涂料技术可以应用在一个非常低的投资成本。现在可以使用更高的批量生产,机器人在一个广泛的成本,功能,和面积要求。小机器人画系统,运行速度超过每小时1000台手机外壳油漆。这些系统可以购买的成本约为25000美元,在全球范围内使用许多关键供应商。为设备往往相对较短的交货期,最小面积需求。同时,发展的更小、更紧凑的机器人和绘画细胞使这些单位越来越便携。随着生产需求的转变,绘画从一个制造业区域设备可以运送到另一个在一个合理的成本和在一个合理的时间内。
资本化或真空室初始投资要求非常高。交付和安装时间很长。创建额外的室能力以应对快速变化的市场环境需要巨大的投资风险。电镀线为高容量设计、自动化或半自动化生产还涉及到一个相当大的资本费用。此外,废物处理和环境法规可以显著增加的成本和延长时间参与设备启动和运行。
一般导电涂料应用指南
塑料与导电涂料的生产绘画是截然不同,从简单的装饰绘画。使用这种技术的一个常见的错误是试图适应设备和喷涂技术用于装饰绘画导电绘画。在实现经济和质量、传导绘画至关重要的几个方面:
- 枪的选择。
- 手动或自动喷淋设备。
- 喷雾技术/油漆交付。
- 油漆混合/油漆循环。
- 面具工具和清洁。
主要应用规则对导电涂料(图1)包括:
保持一致的枪距离在涂料应用程序。
- 设置风扇宽度根据部件的大小和配置,避免过度over-spray超出了蒙面的区域。采用通过在风扇有重叠的部分的宽度约为50%。确保涂层膜被应用浸水湿外观没有任何证据或下垂。
- 识别难以到达的位置(如果有的话)引起的特性设计的模制品或掩盖阴影,和确定最佳角度需要哪些额外的传递来实现高质量的部分。
- 喷雾测试应该进行验证适当的枪设置关系到特定粘度规格范围,因为涂料雾化过程依赖于枪压力与油漆粘度和流动特性。导电涂料应放下一部分表面湿膜的最佳电结果,电影耐久性和凝聚力。
枪的选择
喷涂导电涂料的应用可以实现多种类型的枪。一般有四种基本类型的枪支使用。这些包括:
- 传统的压力枪。
- HVLP(高容量、低压力)
- 兼容的枪。
- 自动手枪(机器人)。
- can - am (heat-assisted)。
不管使用的设备类别,选择个人拥有和携带枪支一样重要应用技术在实现经济和质量。导电油漆需要枪支,允许控制和调整材料交付的部分。他们也需要调整风扇的宽度。这些枪设置是很重要的在帮助油漆部分的传输效率最大化。
传统的压力枪提供非常良好的导电涂料雾化。这在实现一个统一的雾化是重要,湿漆膜的一部分。典型的压力设置枪将范围从40 psi,通常设置在区间的高端。
用高压枪,一个关键问题是流体输送的控制。在高压下,大量的“回流”和“反弹”部分可以生产。这个问题会导致一个粗略的油漆表面或“干喷”条件。干喷会导致贫穷应用薄膜的导电性。这种情况也会导致显著减少传输效率,会增加成本。部分与更深的深处和/或侧高会加剧这一问题。在这种情况下,需要调整枪设置来达到质量的部分。
当使用一个HVLP(高容量低压力)喷枪,有几个因素应该被考虑。non-HVLP需要大约50 psi进气口,设置导致50帽psi。根据所选择的品牌,一个HVLP喷枪可能需要18 - 80 psi的进气口达到10 psi的帽,一个重要因素是能力所使用的压缩机。CFM(立方英尺每米)容量压缩机应检查对喷枪的CFM需求特别是当枪使用不止一个。HVLP枪的CFM要求7.5 - 24不等。
因为油漆退出枪不会携带50 psi,应用技术要求操作员使用枪大大接近组件。HVLP枪支应该使用喷雾距离之间的50 - 100毫米枪技巧和组件被喷。使用HVLP枪优势包括减少“干喷”,减少“反弹”,提高传输效率。尽管有这些优势,提供导电涂料在低压力和高容量需要微调的枪设置,以便达到足够的雾化是这风扇模式控制足够维持高传输效率。
兼容的枪支是最近的一个创新。这些枪支(例如,岩田聪)是传统的设计但是生产转移效率类似于HVLP枪支。由于这种效率,兼容的枪正迅速成为生产的首选绘画。这些枪已经由一个独立的身体和测试设计用于满足环境保护法案的要求,同时提供良好的雾化与所有油漆材料。例如,在独立的测试中,传输效率高达95%高出achieved-far环保局要求的最低65%。这些枪支的特性和好处包括:
- 传输效率出具MIRRC THATCHAM
- 设计适用于高固体和水涂料承担
- 光枪体(380/400 g)在清洁和易用性
- 低噪音、低消耗
can - am turbo-spray设备使用涡轮空气加热达到改善涂料雾化。这个设备使用低压空气和执行类似HVLP设备。
自动枪支,与机器人一起使用油漆应用系统,可以有各种各样的设置选项。这些设置包括风扇宽度和雾化控制。流体输送通常与泵压力控制和针设置。HVLP和兼容的枪也被开发与机器人喷涂工作,以满足环保局的要求。
装饰表面/面具工具
主要考虑在生产计划,当使用导电涂料,是所有关键装饰/化妆品表面区域的识别。在这些位置,必须特别注意面具工具设计(图2)和公司的一个适当的“关闭”,防止over-spraying这些化妆品表面。例如,水平上至少0.8毫米通常是建议关闭,以确保良好的座位的面具。
面具工具可以由各种各样的材料制成。最常见的是加工不锈钢、电铸成形面具,注射模制塑料面具。在更高的批量生产应用程序中,如便携式产品,multi-up格式是用来促进生产率提高。在这些情况下,面具之间的空间位置(硬件部分)应该尽可能减少造成的损失材料喷涂面具的本身。
面罩清洗
面具清洁生产绘画过程不可分割的一部分。在某些情况下,特别是没有足够的规划、面罩清洗可能导致整体生产产出的一个瓶颈。对于每一个生产线,如果涉及到批量生产,至少需要一个面具在使用三个面具,一个准备投产,一个面具被清洗。
面罩清洗周期将随不同的油漆产品,面具的复杂性的工具,面具的平滑工具,涂料应用于部分的厚度,和任何预处理或屏障涂层应用到面具的工具。
浸漆槽方法可以使用。他们是最好的用于小批量生产应用程序。这个方法时也容易把面具的工具是一个相对简单的设计和/或涂层更容易移除。也需要注意厚度最小化应用程序由于没有外部搅拌帮助涂层去除。浸坦克通常受益于使用封闭涂层以确保更容易去除油漆的面具。浸漆槽,挑战211 - p清洁剂使用温度80 - 100°C的1 - 1.5分钟。
自动化面具清洗单位结合高压喷雾设备。高压喷雾涂层去除过程提供了重要的补充能量。喷射位置和喷雾压力将有一个明确的涂层去除效果的影响。然而,这种方法的吞吐量和效率很好当批量生产。挑战485年代清洁剂清除溶剂型涂料产品和633年代挑战清洁水性颜料被发现产生好结果。清洗周期需要测试验证了实际的面具在正常生产厚度。周期时间应小于一分钟面具垫圈。
油漆混合
导电涂料高固体材料,需要在使用前充分的混合。混合将为不同的产品和不同的需求类型的生产设备被使用。他们还可以扩展存储的条件而异。显然,扩展存储在使用前将需要更多的混合时间。
油漆瓶,可以辊或叶片搅拌机混合是常见的替代方法。油漆瓶是首选,因为他们达到最好最一致的混合在最短的时间内。混合也没有打开容器不成所以溶剂蒸发或商店污染问题是可以避免的。通常情况下,有效的混合油漆搅拌器,5 - 10分钟内完成。叶片搅拌机需要一些控制。搅拌叶片的位置,在容器的底部,是一个问题。底部留出了空间,固体沉淀下来,创建了一个非均匀产品结构和合成涂料应用中的问题。搅拌速度也需要注意。一个小漩涡,不乘火车过量空气进入油漆,是一个重要的考虑。剪切的油漆应避免从搅拌机以及飞溅。 Mixing speed needs to be adjustable so that a proper mixing speed can be set for the paint in regard to both its viscosity and rheology (flow). Covering of the container, to avoid excessive evaporation of solvent or the introduction of shop contaminants, also needs to be addressed as part of good shop practice.
油漆循环
在批量生产中,导电油漆需要连续搅拌和/或再循环系统,以确保一致的材料交付给枪,到部分。再循环系统或一个激动压力罐是常见的建议生产绘画。如果有长长的队伍压力罐和枪,然后再循环系统者优先。
对于小批量生产,可以使用重力或吸枪。在这两种情况下,特别是吸枪,频繁搅拌颤抖应该保持漆一致性。几个钢球容器的使用是一个正常的实践提高搅拌锅中。
粘度
在生产中最重要的单一控制元件绘画是粘度的控制。至关重要的是,设备可用来检查粘度频繁。油漆粘度会影响各种各样的生产质量问题,包括流体的速度交付、雾化特性,应用漆膜的重要特征
最终的产品质量。
作者推荐的EZ锥盘杯大多数溶剂型的导电涂料的粘度测量。水性涂料要求克雷布斯粘度计,因为更高的粘度。范围内的EZ锥盘杯,# 2,# 3,# 4杯,适用于大多数基于溶剂的油漆。油漆粘度测量在几秒钟内,每种EZ锥盘杯产生不同的粘度的结果。是很重要的质量标准,生产将根据其中一个杯子和他们保持一致。通常建议相同的罩杯(如上所述个人产品数据表)被用于生产,以确保一致的参照系与正常产品的应用实践。任何通信与油漆供应商,关于生产问题,应该基于相同的粘度计,以避免混乱。
干燥和闪蒸出
闪蒸出的时间需要溶剂型的导电涂料。通常5 - 20分钟闪蒸出时间建议促进高百分比的溶剂的蒸发干燥开始前涂层中包含的电影。消除溶剂的闪蒸出的步骤可以截留在油漆表面之下,一个条件,影响涂层附着力和最后的导电薄膜的性质。
干燥的溶剂性导电涂料是最好是进行使用压力炉输送线。这种干燥方法确保一致性在治愈的时间和温度。输送机固化水性涂料是强制性的。这种方法提供了最一致的干燥条件,往往随着时间的推移,更大的生产力。通常,干燥时间约20 - 30分钟后推荐给溶剂型的导电漆在140 - 170°F和最佳150 - 160°F。
一批烤箱或室炉是一种输送线。需要更多的个人控制在这种情况下,在生产,实现一致性和生产力或吞吐量通常小于可以在线实现。
对溶剂型油漆风干不推荐,但这是可以做到的。它通常在24小时内完成。涂膜性能,然而,不是优化引入以来,在这种情况下热干燥过程中提高涂层附着力和电影凝聚力,以及整体电特性在最后治愈涂层。
水性涂料不需要闪蒸出的时间。正常的水性涂料干燥时间是15 - 20分钟在150 - 170°F .干燥低于120°F是不建议用于水性涂料。
塑料基板
许多塑料导电涂料提供很好的附着力。这些涂层薄,兼容电影,不含电镀金属的压力或真空沉积铝。因此,这些导电电影有更多的宽容,强调了在注塑过程中,尤其是薄壁零件或部件与更复杂的功能。
表1总结了兼容的关键塑料导电涂料。UL批准也存在许多这样等级的塑料导电涂料产品兼容。
某些等级的塑料涂层附着力和一定的成型条件可能存在问题或可能需要特殊处理的步骤。有些塑料不建议用于绘画如上所述。当处理一个新项目或计划,油漆供应商应该咨询如果有任何问题关于一个特定的适宜性塑料与一个特定的油漆。
表面污染,源自不当处理和润滑剂或模具版本(特别是基于硅胶模具版本)可能导致涂层附着力的问题。建议检查标准设置在模制塑料部分作为整体的一部分,项目质量控制标准。还应该讨论这些问题,并同意与腐朽在程序的开始。
结论
生产过程中重要的多功能性是导电涂料作为EMC涂料使用的不断增加的解决方案。导电绘画时优势尤其明显替代导电涂层技术相比,包括真空镀铝和选择性。这些优势包括:
- 适应范围广泛的产品设计和部分尺寸。
- 经济在实现一个情感涂层解决方案。
- 更快的安装时间,降低模具成本。
- 在所有主要的全球制造业地区涂抹器的可用性。
- 批量生产,减少资本投资快速的可伸缩性。
额外的信息
导电涂料产品合并选择的替代金属媒体,提供一系列的涂料产品满足各种应用程序的性能特征。这些高固体涂料的配方提供一个统一的、高质量的喷洒时导电薄膜。单个产品的差异在很多方面不同,高效的应用程序和涂层性能的影响。这些变量包括导电媒体使用的类型,油漆稀释剂(溶剂或水),油漆的固体含量,树脂体系。
今天,有三个商业重要类型的导电介质在涂料配方用于EMC应用程序:铜(镀铜);纯银;和混合动力(银和铜的混合物)。每种类型的导电涂料是水性和溶剂型的配方。溶剂型涂料产品应用程序中不同特征取决于个人产品配方。最新一代的溶剂型产品通常制定使用酒精,而不是一个更强的溶剂如MEK(甲基乙基酮)。类似的高品质、水性涂料产品也可以。每个产品配方都有自己的应用程序的特征。例如,铜描绘不同生产喷雾应用特征与银色的油漆。出现这种差异,在某种程度上,因为更大的颗粒大小的铜导电媒体相比较小的银粒子。beplay官方免费下载 Water-based paints will atomize differently than solvent-based paints and will require different gun settings and application techniques. In achieving the best results, supplier recommendations are very important.