Folia PEEK wypełniona węglem (folia odlewana z polieteroeteroketonu wypełniona ciętymi włóknami węglowymi) wykorzystuje jako matrycę półkrystaliczną, wysokowydajną termoplastyczną żywicę PEEK. Jest on mieszany z posiekanym włóknem węglowym na bazie PAN i formowany w sposób ciągły w procesie wytłaczania odlewów płaskich metodą T-die w celu wytworzenia czarnej folii konstrukcyjnej z tworzywa sztucznego.
Folia PEEK wypełniona węglem zachowuje podstawowe właściwości pierwotnego PEEK, w tym odporność na wysoką temperaturę, odporność chemiczną, odporność na hydrolizę i odporność na promieniowanie. Jednocześnie osiąga znaczną poprawę sztywności, przewodności cieplnej, odporności na zużycie samosmarujące i stabilności wymiarowej. Materiał wykazuje właściwości półprzewodnikowe i podstawowe właściwości ekranowania elektromagnetycznego. Nadaje się przede wszystkim do warunków pracy obejmujących zużycie w wysokiej temperaturze, rozpraszanie ciepła, lekką konstrukcję, środowiska próżniowe, lotnictwo i kosmonautykę, nowe źródła energii i maszyny precyzyjne.
Folia PEEK z włóknem węglowym to ciągła czarna folia kompozytowa wytwarzana z granulatów żywicy PEEK klasy wytłaczanej zmieszanych z ciętymi włóknami węglowymi, a następnie odlewana i wyżarzana w wysokiej temperaturze. Dostępne są trzy główne gatunki wypełniaczy: CF10, CF20 i CF30.
Gatunek CF10 o niskim wypełnieniu ma najniższą lepkość stopu i optymalną płynność, dlatego jest najłatwiejszym gatunkiem do produkcji folii wylewanych (0,05-0,3 mm). Posiada kilka pływających włókien na powierzchni, utrzymuje rozsądną wytrzymałość i jest odporny na kruchość. Odkształcenie po sztancowaniu jest stosunkowo niewielkie i zapewnia dobrą równowagę wzmocnienia i wytrzymałości.
Wady: ograniczone zwiększenie sztywności, niewielkie zmniejszenie współczynnika rozszerzalności cieplnej, umiarkowana poprawa odporności na zużycie oraz niewielki wzrost przewodności elektrycznej i cieplnej.
CF20 wykazuje umiarkowaną lepkość stopu i można go stabilnie odlewać w folie (0,10-0,40 mm). W porównaniu z CF10 jego moduł, odporność na zużycie, przewodność cieplna i stabilność wymiarowa są znacznie poprawione. Kruchość nie osiągnęła poziomu CF30, a folia nadal zachowuje akceptowalną tolerancję na zginanie. CF20 zapewnia najlepszą ogólną równowagę pomiędzy kompleksową wydajnością materiału i możliwością przetwarzania folii wylewanej.
CF30 zapewnia najwyższe wzmocnienie, odporność na zużycie i przewodność cieplną. Jednak lepkość stopu znacznie wzrasta, co utrudnia stabilną produkcję ultracienkich folii odlewanych; niezawodna produkcja ogranicza się do grubości ≥0,25mm. Folia wykazuje znacznie zwiększoną kruchość, a pod lekkim zginaniem mogą powstawać mikropęknięcia. Ryzyko wypaczenia po sztancowaniu znacznie wzrasta, a kontrolowanie włókien pływających na powierzchni staje się wyzwaniem. Bazowy pellet CF30 ma już bardzo niskie wydłużenie przy zerwaniu. Po przetworzeniu na cienką folię uwolnienie wewnętrznych naprężeń szczątkowych znacznie zwiększa prawdopodobieństwo wypaczenia podczas dalszych operacji sztancowania.
Podstawową zasadą tych różnic właściwości jest to, że wyższe obciążenie włóknem węglowym zwiększa lepkość stopu. Podczas przetwarzania folii wylewanej stopiona żywica rozprowadza się równomiernie po matrycy szczelinowej i jest przeciągana przez szereg rolek chłodzących. Preparaty o dużej zawartości wypełnienia są podatne na pęknięcia, wżery powierzchniowe i defekty pływających włókien pod wpływem rozciągania.
Uwaga: niniejszy opis dotyczy wyłącznie folii wylewanych z ciętym włóknem węglowym; Wyłączone są prepregi z ciągłego włókna węglowego, podobnie jak dedykowane gatunki antystatyczne ESD. Zwykła folia PEEK wypełniona ciętymi włóknami węglowymi nie jest odpowiednikiem dedykowanej folii antystatycznej ESD. Jego zakres rezystywności jest niestabilny i nie można go bezpośrednio zastosować jako materiału antystatycznego klasy półprzewodnikowej.
Guangzhou Ideal rozpoczęło produkcję folii PEEK wypełnionej włóknem węglowym w 2014 roku. W ciągu ostatnich dziesięciu lat unowocześniliśmy sprzęt produkcyjny, zoptymalizowaliśmy przepływy pracy w produkcji i ustanowiliśmy formalne procedury kontroli jakości. Ścisłe kontrole są wdrażane na każdym etapie: kontrola przychodząca złożonego pelletu, synchroniczne monitorowanie w czasie rzeczywistym podczas produkcji i końcowe testy laboratoryjne w fabryce.
1. Kontrola przychodzącego surowca:
A. Wilgotnościomierz Karla Fischera służy do analizy zawartości wilgoci w surowcach. Kontrolujemy zawartość wilgoci w modyfikowanych peletach na poziomie ≤0,02%, aby zapobiec powstawaniu pęcherzyków i dziur w gotowych foliach.
B. Wykonujemy badanie pozostałości popiołu w piecu muflowym (kalcynacja w temperaturze 580-600°C) w celu pomiaru zawartości wypełniacza z włókna węglowego. Dopuszczalne odchylenie pomiędzy zmierzoną zawartością wypełniacza a specyfikacją nominalną wynosi ≤±0,5% wag.
C. Po mieszaniu dwuślimakowym w celu przygotowania próbki włókna węglowe oddziela się poprzez pirolizę. Długości włókien liczy się pod mikroskopem optycznym, aby potwierdzić docelowy zakres długości włókien wynoszący 0,2–0,6 mm i wykryć nadmierne zgniecenie włókien.
2. Kontrola folii PEEK z włóknem węglowym on-line w czasie rzeczywistym na linii produkcyjnej:
A. Monitorowanie grubości w trybie on-line: Grubościomierz promieniowy β lub laserowy bezdotykowy miernik grubości wykonuje ciągłe skanowanie poprzeczne na całej szerokości rolki; W czasie rzeczywistym generowane są krzywe grubości, a przekroje przekraczające tolerancję są automatycznie oznaczane. Umożliwia to precyzyjną regulację krawędzi matrycy w zamkniętej pętli. Nadaje się do ciągłej produkcji folii wylewanej o grubości 0,1–0,5 mm; tolerancja grubości utrzymuje się na poziomie ±0,01-0,03 mm.
B. System wizualnej kontroli powierzchni CCD online: szybkie kamery przemysłowe identyfikują defekty powierzchni, w tym czarne plamy, przypalone cząstki, dziury, rysy wzdłużne i pływające włókna. Miejsca defektów są oznaczane za pomocą atramentu; wadliwe segmenty wstęgi można usunąć w kolejnych operacjach nawijania. Ograniczenia: Inspekcja CCD nie może wykryć osadzonych pod powierzchnią cząstek metalicznych ani wewnętrznych mikropustek; bada tylko zewnętrzną powierzchnię folii.
C. Kontrola rentgenowska online: Funkcja wykrywania wad rentgenowskich online sprawdza błonę pod kątem osadzonych twardych cząstek metalicznych. Jest to wysokiej klasy wyposażenie opcjonalne i nie jest to standardowa konfiguracja dla wszystkich serii produkcyjnych.
3. Badania laboratoryjne produktów gotowych off-line:
A. Kontrola wymiarów i wyglądu: grubość folii mierzy się mikrometrem cyfrowym; szerokość, długość i powierzchnię czołową walca sprawdza się za pomocą stalowych przymiarów. Jakość powierzchni ocenia się na podstawie obserwacji wizualnej połączonej z badaniem pod mikroskopem stereoskopowym w celu oceny nasilenia pływających włókien; rozróżnia się delikatną teksturę powierzchni i wystające odsłonięte pływające włókna. Zarysowania powierzchni i defekty typu „czarne plamy” są formalnie rejestrowane.
B. Wykrywanie mikrostruktury: Próbki przygotowuje się do analizy metalograficznej przekroju poprzecznego. Oceniamy dyspersję włókien węglowych, sprawdzamy aglomerację włókien i określamy ilościowo porowatość wewnętrzną. Nasz docelowy poziom kontroli wewnętrznej w zakresie porowatości wynosi poniżej 2%; przesiewamy również pod kątem drobnych osadzonych zanieczyszczeń metalicznych. DSC (różnicowa kalorymetria skaningowa) służy do badania temperatury szczytowej topnienia, krystaliczności i temperatury zeszklenia (Tg). Krystaliczność wewnętrzna jest kontrolowana w granicach 25-32%; Monitoruje się zmienność krystaliczności pomiędzy partiami w celu oceny skuteczności wyżarzania.
C. Badanie właściwości mechanicznych: Zgodnie z normą ISO527-3 moduł sprężystości przy rozciąganiu, wytrzymałość na zerwanie i wydłużenie przy zerwaniu są badane oddzielnie w kierunku maszyny do wytłaczania (MD) i w kierunku poprzecznym (TD). Obliczany jest stosunek modułu MD do TD przy granicy kontroli wewnętrznej ≤1,6 w celu zarządzania anizotropią.
D. Ocena szczątkowego naprężenia wewnętrznego za pomocą testu wypaczenia przy wycinaniu: Przygotuj próbki folii PEEK wypełnionej włóknem węglowym o wymiarach 100 mm × 100 mm, połóż je swobodnie na płaskiej szklanej płytce i pozostaw w temperaturze pokojowej na 24 godziny. Mierzona jest wysokość łuku narożnego każdej próbki. W przypadku standardowych gatunków niewyżarzonych maksymalna dopuszczalna wysokość łuku wynosi ≤6 mm; w przypadku gatunków precyzyjnych wyżarzanych offline wysokość łuku musi wynosić ≤2–3 mm.
E. Badanie właściwości cieplnych: Temperatura ugięcia pod wpływem ciepła (HDT, ISO75) i współczynnik rozszerzalności cieplnej (CTE) są mierzone zarówno w kierunku MD, jak i TD, w celu oceny stabilności wymiarowej w cyklach wysokiej i niskiej temperatury.
F. Badanie tarcia i odporności na zużycie: Badanie ścierania Tabera przeprowadza się w celu określenia współczynnika tarcia i szybkości zużycia w celu oceny odporności na zużycie.
A. Metalograficzna analiza przekrojów poprzecznych i próba rozciągania to niszczące kontrole pobierania próbek; nie mogą zagwarantować, że każda pozycja na całej rolce będzie wolna od wad.
B. Rentgenowskie wykrywanie wad metalicznych online jest wyposażeniem opcjonalnym klasy premium. Sama filtracja w stanie stopionym nie może wyeliminować w 100% ryzyka związanego ze śladowymi zanieczyszczeniami metalicznymi.
C. Test wypaczenia zapewnia jedynie pośrednią ocenę szczątkowych naprężeń wewnętrznych; nie ma bezpośredniej metody badawczej umożliwiającej uzyskanie numerycznej wartości naprężenia szczątkowego.
D. Anizotropię MD-TD można ocenić wyłącznie na pobranych próbkach; proces produkcji folii wylewanej nie może w pełni wyeliminować tego nieodłącznego zachowania anizotropowego.
Dzięki wdrożeniu wyżej wymienionych procedur kontroli jakości nasza folia PEEK wypełniona węglem ma płaskie, gładkie powierzchnie po obu stronach, z jednolitym matowo-czarnym wykończeniem i spójnym kolorem w całej wstędze.
1. Brak wad wpływających na jakość, takich jak twarde czarne plamy spowodowane aglomeracją węgla, pęcherzyki, dziury, pęknięcia na grubości, głębokie rysy, plamy oleju lub wtrącenia obce.
2. Powierzchnie czołowe walca są schludne, bez teleskopowych lub źle ustawionych warstw walca. Uzwojenie jest równe i ciasne; Pomiędzy kolejne zwinięte warstwy umieszczana jest oddzielająca folia ochronna.
3. Niedozwolone są twarde, wypukłe czarne plamy, osadzone twarde wtrącenia metaliczne, penetrujące dziurki, ciągłe zadrapania, pęcherzyki i zmarszczki.
4. Wyniki badań grubości, właściwości mechanicznych i zawartości popiołu w jednej partii produkcyjnej wahają się w dopuszczalnych granicach.
5. Na każdą partię wydawany jest certyfikat kontroli fabrycznej COC, podający numer partii, zawartość wypełniacza, grubość powłoki i pełne dane z testów mechanicznych.
| Nazwa produktu | Folia PEEK wypełniona węglem |
| Tworzywo | CF10 PEEK, CF20 PEEK, CF30 PEEK |
| Kolor (wypełniacz) | Jednolita, matowa czerń |
| Konwencjonalna grubość | 12μm, 25μm, 50μm, 100μm, 200μm, 500μm, 1mm |
| Szerokość | 300 mm, 500 mm, 620 mm, 1000 mm obsługuje dowolne niestandardowe cięcie o wąskiej szerokości |
| Długość | Rolki 50 m, 100 m, długie i krótkie można dostosować do potrzeb |
| próbka | Do negocjacji |
| Certyfikaty | ISO9001:2012 |
| Usługi pomocnicze | cięcie wzdłużne, laminowanie, wycinanie, różne rodzaje jednoczęściowych gotowych produktów uszczelek można dostosować |
1. Przewodność cieplna: Czysty PEEK ma przewodność cieplną wynoszącą zaledwie 0,29 W/(m·K). CF10 osiąga 0,5–0,7 W/(m·K), natomiast CF30 osiąga 0,8–1,2 W/(m·K), zapewniając 3–4 razy wyższą efektywność odprowadzania ciepła niż czysty PEEK.
2. Ekstremalnie niski współczynnik rozszerzalności cieplnej (CTE). Szkielet z włókna węglowego ogranicza odkształcenia termiczne żywicy, zapewniając minimalne odchylenie wymiarowe podczas cykli termicznych.
3. Po wyżarzeniu i kształtowaniu folia osiąga współczynnik skurczu termicznego ≤0,5% w temperaturze 260°C, zachowując stabilną dokładność wymiarową dla ultracienkich uszczelek precyzyjnych.
1. Materiał charakteryzuje się doskonałym naturalnym samosmarowaniem, a współczynnik tarcia jest o ponad 40% niższy niż czysty PEEK. Wspiera długoterminową stabilną pracę bez smarowania olejowego.
2. Zapewnia wyjątkową odporność na zmęczenie i jest odporny na pękanie lub pękanie w wyniku posuwu posuwisto-zwrotnego i powtarzającego się ściskania.
3. Ograniczenia: Folia PEEK wypełniona węglem ma niższą wytrzymałość niż naturalna folia PEEK bez wypełniacza o zwiększonej kruchości, co sprawia, że nie nadaje się do scenariuszy obejmujących częste, duże naprężenia zginające lub udarowe.
4. W przypadku długotrwałego, ekstremalnego posuwu posuwisto-zwrotnego folia może wytwarzać śladowe cząsteczki twardych włókien, dlatego nie nadaje się do bezpośredniego kontaktu z powierzchniami płytek litograficznych o wysokiej precyzji.
Wewnętrzne włókna węglowe tworzą ciągłą sieć przewodzącą, zapewniając stabilną rezystywność powierzchniową w zakresie 10³–10⁸ Ω/m2. Materiał wykazuje właściwości półprzewodnikowe i podstawowe właściwości ekranowania EMI, które pochłania i izoluje niepożądane zakłócenia elektromagnetyczne generowane przez kable i moduły mocy.
Folia PEEK z włóknem węglowym łączy w sobie wysoką przewodność cieplną, doskonałą odporność na zużycie, skuteczność ekranowania elektromagnetycznego i stabilność próżni, wspierając szerokie zastosowania przemysłowe w następujący sposób:
Służy jako folia ekranująca EMI dla kabli powietrznych, zastępując tradycyjną folię miedzianą i aluminiową oraz zmniejszając wagę komponentów o ponad 30%. Działa jako odporna na wysoką temperaturę, olejoodporna wykładzina izolacyjna przedziałów silników lotniczych, odporna na korozję spowodowaną paliwem lotniczym i płynem hydraulicznym. Jego odporność na promieniowanie i właściwości niskiego odgazowania sprawiają, że idealnie nadaje się do izolowania satelitarnych modułów próżniowych w ekstremalnych różnicach temperatur w pomieszczeniu. Stosowany jest również do produkcji odpornych na zużycie uszczelek ślizgowych w precyzyjnych mechanizmach przekładni dronów.
Dzięki niskiemu odgazowaniu, niskiemu wytrącaniu jonów, wysokiej przewodności cieplnej i stabilnej stabilności wymiarowej w próżni i w wysokiej temperaturze, folia PEEK wypełniona włóknem węglowym jest szeroko stosowana w procesach półprzewodnikowych. Typowe zastosowania obejmują wysokotemperaturowe wykładziny izolacyjne do komór próżniowych do trawienia, PVD, CVD i czyszczenia plazmowego; termoprzewodzące, odporne na zużycie ultracienkie uszczelki do urządzeń do przenoszenia płytek; folie izolacyjne odprowadzające ciepło do pierścieni ustalających CMP; i termoprzewodząca, odporna na zużycie wykładzina do stanowisk do badania chipów w wysokiej temperaturze.
Stosuje się go do samosmarujących folii ślizgowych do szybkich prowadnic liniowych i rolek przenośników, folii rozdzielających w wysokiej temperaturze do form wtryskowych i pras na gorąco, arkuszy uszczelniających odpornych na ciepło i olej do zaworów hydraulicznych i korpusów pomp oraz przeciwciernych podkładek izolacyjnych do złączy robotów, aby uniknąć akumulacji ciepła przez tarcie.
Nadaje się do wyłożenia izolacji termicznej komór próżniowych mikroskopów elektronowych i maszyn do powlekania optycznego, uszczelek mocujących odpornych na wysoką temperaturę do sprzętu do testów fizycznych i chemicznych oraz folii ochronnych odpornych na promieniowanie do przyrządów do wykrywania jądrowego.
1. Procesy półprzewodnikowe o ultrawysokiej czystości obejmujące bezpośredni kontakt płytek, w przypadku których wydzielanie się cząstek węgla może spowodować zanieczyszczenie powierzchni.
2. Zastosowania wymagające stabilnej wydajności ESD w zakresie 10⁶–10⁹ Ω/kw, ponieważ materiał ten wykazuje niekontrolowane, szerokie wahania rezystywności i nie może spełnić standardowych wymagań w zakresie rozpraszania ładunków elektrostatycznych.
3. Komponenty wymagające wielokrotnego zginania i sprężystości ze względu na naturalną kruchość materiału i małe wydłużenie przy zerwaniu.
4. Optycznie przezroczyste elementy, ponieważ folia jest całkowicie czarna i nieprzezroczysta.
5. Zastosowania arkuszy o bardzo wysokiej płaskości i zerowym wypaczeniu. Proces odlewania tworzy naturalną orientację włókien; wyżarzanie łagodzi jedynie naprężenia szczątkowe i nie pozwala na osiągnięcie całkowitego zerowego wypaczenia. Ultrawysoka płaskość wymaga dodatkowego dwustronnego precyzyjnego frezowania CNC.
6. Warunki pracy z silnymi środkami utleniającymi, takimi jak stężony kwas siarkowy, które powodują korozję podłoża PEEK.
A1: Dla głównego zakresu grubości 0,1–0,5 mm, ogólny gatunek przemysłowy zapewnia tolerancję grubości ± 0,02–0,04 mm, podczas gdy gatunek precyzyjny osiąga ± 0,01–0,03 mm. Tolerancja szerokości rolki wynosi ±2 mm, a tolerancja ciętego arkusza wynosi ±1 mm. Ultracienkie mierniki o grubości poniżej 0,1 mm przyjmują luźniejsze standardy tolerancji, które są potwierdzone umową techniczną.
A2: Wypaczenie po wykrawaniu jest spowodowane głównie zablokowanymi szczątkowymi naprężeniami wewnętrznymi generowanymi podczas odlewania przez wytłaczanie, a także skurczem anizotropowym wywołanym orientacją włókien węglowych w kierunku maszynowym. Gatunki wyżarzane offline skutecznie zmniejszają ryzyko wypaczenia, chociaż nie można całkowicie wyeliminować nieodłącznej anizotropii materiału. Klienci wymagający ultraprecyzyjnego przetwarzania mogą wdrożyć na miejscu wyżarzanie wtórne w celu dalszej stabilizacji płaskości.
A3: Aby zminimalizować naprężenia szczątkowe i anizotropię folii PEEK wypełnionej węglem lanym, przyjmujemy podstawowe kontrole procesu, w tym powolne chłodzenie gradientowe zamiast szybkiego hartowania, niskie napięcie ciągnienia, konfigurację śrub zoptymalizowaną pod kątem niskiego ścinania oraz profesjonalną obróbkę wyżarzania offline. Nasz system kontroli jakości ściśle monitoruje stosunek modułu MD-TD i poziom wypaczenia wykrojnika. Należy pamiętać, że nieodłączną anizotropię materiału można jedynie złagodzić, a nie całkowicie wyeliminować.
A4: Szerokości rolek głównych wahają się od 300–650 mm i można je dalej ciąć na niestandardowe wąskie szerokości. Długość rolki różni się w zależności od grubości: cienkie folie 0,1–0,25 mm mają zazwyczaj 25–50 m na rolkę, a średniej grubości folie 0,3–0,5 mm mają 50–100 m na rolkę, wszystkie wyposażone w rdzeń o średnicy wewnętrznej 76 mm.
A5: Standardowa folia PEEK wypełniona węglem charakteryzuje się niestabilną rezystywnością półprzewodniczą w szerokim zakresie 10³–10⁵ Ω/m2. Nie jest to formalnie kontrolowany przez ESD materiał rozpraszający ładunki elektrostatyczne i nie może utrzymać stabilnej rezystywności w standardowym zakresie ESD 10⁶–10⁹ Ω/sq. Do formalnych zastosowań półprzewodników ESD wymagana jest specjalistyczna folia PEEK stabilizowana ESD.
A6: Nie. Standardowa folia PEEK wypełniona węglem odrzuca drobne mikrocząsteczki węgla w wyniku poślizgu ciernego, powodując poważne zanieczyszczenie w przypadku bezpośredniego kontaktu z płytkami. Materiał ten nadaje się wyłącznie na bezstykowe wykładziny ścieralne i podkładki izolacyjne wewnątrz sprzętu półprzewodnikowego. Precyzyjne komponenty ze stykami waflowymi muszą być wykonane z materiałów półprzewodnikowych ESD PEEK o wysokiej czystości.
