Тъй като модерното оборудване изисква материали с по-добра механична стабилност и управление на топлината,Пълнено с карбон PEEK фолиопривлече вниманието в аерокосмическите компоненти, полупроводниковото оборудване и прецизните машини. Основното съображение не е просто колко въглеродни влакна се добавят, но как съотношението на пълнителя влияе върху целия процес на производство и приложение.
PEEK, или полиетеретеркетон, е полукристален високоефективен термопласт, известен със своята термична устойчивост, химическа устойчивост, механична якост и поведение при износване. Тези характеристики го правят подходящ за компоненти, използвани в взискателни индустриални среди.
Независимо от това, незапълненият PEEK не отговаря на изискванията на всяко приложение. Някои компоненти се нуждаят от по-голяма твърдост, по-ниско термично разширение, подобрен пренос на топлина или по-добра устойчивост на повтарящ се плъзгащ контакт. Добавянето на нарязани въглеродни влакна променя структурата на материала и помага за справяне с тези изисквания.
При производството на каст фолио, въглеродните влакна се смесват със смола PEEK, преди да бъдат обработени чрез процес на леене в плосък щанцов тип T и процес на екструдиране. Полученият филм има черен външен вид и различни механични и термични характеристики от естествения PEEK филм.
Промяната в производителността зависи от съдържанието на въглеродни влакна, дисперсията на влакната, дължината на задържаните влакна, условията на екструдиране и последващата топлинна обработка. Следователно, процентът на пълнителя трябва да се разглежда заедно с предвиденото приложение и метод на обработка.
Различните нива на натоварване от въглеродни влакна създават различни баланси между подсилване и обработваемост. Класовете CF10, CF20 и CF30 илюстрират как увеличаването на съотношението на пълнителя може да промени поведението на кастинг PEEK фолиото.
| Степен | Основни характеристики | Съображения за обработка |
|---|---|---|
| CF10 | По-ниско съдържание на пълнител, по-добра здравина и течливост, умерено усилване. | Подходящ за относително тънки каст филми, с по-малко повърхностни плаващи влакна и сравнително по-нисък риск от деформация. |
| CF20 | Балансирана твърдост, устойчивост на износване, топлопроводимост и стабилност на размерите. | Предлага баланс между производителност на материала и възможност за обработка на каст филм. |
| CF30 | По-висока твърдост, устойчивост на износване и топлопроводимост. | По-високият вискозитет на стопилката и крехкостта правят леенето на тънък слой и вторичната обработка по-взискателни. |
CF10 обикновено е по-лесен за обработка в по-тънки филмови структури. Неговият по-нисък вискозитет на стопилката поддържа по-добър поток по време на леене, докато материалът запазва сравнително по-голяма гъвкавост и здравина.
CF20 осигурява по-балансирана комбинация от армировка и обработка. Може да се има предвид, когато дадено приложение се нуждае от подобрена твърдост и устойчивост на износване, без да се преминава директно към по-високата крехкост, свързана с CF30.
CF30 предлага по-силна армировка, но по-високото му натоварване с въглеродни влакна увеличава вискозитета на стопилката и затруднява стабилното производство на ултратънки филми. Информацията за продукта идентифицира практическа производствена дебелина от поне 0,25 mm за този клас.
ЗаПълнено с карбон PEEK фолио, подходящата степен трябва да бъде избрана според необходимата дебелина, условия на огъване, механично натоварване, термични характеристики и метод на вторична обработка.
Подсилването с въглеродни влакна променя не само свойствата на готовия материал, но и начина, по който PEEK се държи по време на екструдиране и леене. С увеличаване на съдържанието на пълнителя вискозитетът на стопилката се повишава. Това влияе върху това колко равномерно материалът се разпределя през матрицата и как реагира на опън при изтегляне и охлаждане.
По време на производството на каст филм разтопеният материал преминава през плоска матрица и се изтегля през охлаждащи ролки. Стабилният поток на стопилка е важен за поддържане на постоянна дебелина и качество на повърхността. По-високото натоварване на въглеродни влакна може да направи процеса по-чувствителен към температура, налягане при екструдиране и условия на изтегляне.
Неравномерното разпределение на влакната може да доведе до видими повърхностни дефекти, излагане на влакна или локални вариации в свойствата на материала. Прекомерното опъване при изтегляне може също да допринесе за пукнатини, вдлъбнатини и други дефекти на филма, особено при обработка на формули с по-голямо съдържание.
Екструдирането и охлаждането могат да оставят остатъчно напрежение във филма. Когато материалът впоследствие се щанцова, тези напрежения могат да бъдат освободени неравномерно, причинявайки изрязаната част да се извие или изкриви. Ориентацията на въглеродните влакна може да допринесе за различно поведение на свиване в посоката на машината и напречната посока.
Градиентно охлаждане, контролирано напрежение при изтегляне и отгряване са сред мерките на процеса, използвани за намаляване на тези рискове. Въпреки това, тези лечения могат да смекчат присъщата на материала анизотропия, вместо да я премахнат напълно.
Основната причина за добавянето на въглеродни влакна е да се промени производителността на PEEK матрицата. Няколко свойства са особено важни при оценката на филма за промишлена употреба.
Подсилването от въглеродни влакна увеличава твърдостта и помага за ограничаване на термичната деформация. Това може да бъде полезно за прецизни разделители, тънки структурни компоненти и уплътнителни елементи, които трябва да запазят своята геометрия при механично или термично натоварване.
Въглеродните влакна подобряват преноса на топлина в сравнение с PEEK без пълнеж. Според предоставените данни за материала естественият PEEK има топлопроводимост от приблизително 0,29 W/(m·K), докато CF10 достига 0,5–0,7 W/(m·K), а CF30 достига 0,8–1,2 W/(m·K).
| Материал | Топлопроводимост |
|---|---|
| Естествен PEEK | Приблизително 0,29 W/(m·K) |
| CF10 PEEK | 0,5–0,7 W/(m·K) |
| CF30 PEEK | 0,8–1,2 W/(m·K) |
Подсилването от въглеродни влакна може да подобри устойчивостта на износване и да намали триенето при подходящи приложения за плъзгане. Това прави материала подходящ за промишлени облицовки, слоеве за намаляване на триенето и устойчиви на износване компоненти. Действителната производителност зависи от контактното налягане, покритието на повърхността, материала на настилката и работните условия.
По-високото съдържание на въглеродни влакна обикновено намалява гъвкавостта на филма. CF30, по-специално, е по-крехък и може да развие микропукнатини при леко огъване. За приложения, включващи многократно голямо огъване или удар, може да е по-подходящ PEEK с по-нисък пълнеж или без пълнеж.
Комбинацията от топлопроводимост, устойчивост на износване и стабилност на размерите прави пълния с въглеродни влакна PEEK филм подходящ за няколко специализирани индустриални среди.
Потенциалните приложения включват леки екраниращи слоеве, високотемпературни изолационни компоненти и устойчиви на износване плъзгащи се елементи. Изборът на материал трябва да вземе предвид работната температура, вибрациите, излагането на радиация и съответните изисквания за квалификация.
Филмът PEEK, напълнен с въглеродни влакна, може да се използва за изолационни облицовки без контакт с пластини, изолационни подложки и избрани устойчиви на износване компоненти във вакуумно оборудване. Неговите термични и механични свойства могат да бъдат полезни в оборудване, изложено на повишени температури и повтарящи се механични движения.
Индустриалните приложения включват плъзгащи се облицовки, слоеве за намаляване на триенето, уплътнителни листове и термоизолационни подложки. Необходимата дебелина, плоскост, поведение на триене и допустими отклонения на размерите трябва да бъдат потвърдени в съответствие с дизайна на компонента.
Материалните ограничения са също толкова важни, колкото и потенциалните приложения. Стандартно PEEK фолио с нарязани въглеродни влакна не трябва да се избира за всяка среда.
● Не е заместител на специално предназначения ESD-контролиран материал, когато се изисква стабилно повърхностно съпротивление в определен диапазон.
● Не е подходящ за директен контакт с полупроводникови пластини с висока чистота, където замърсяването с въглеродни частици е неприемливо.
● Относително високата му крехкост го прави неподходящ за приложения, включващи многократно голямо огъване.
● Непрозрачният черен вид не отговаря на изискванията за прозрачен филм.
● Не трябва да се използва в среда, включваща силни окислителни среди, които могат да атакуват PEEK матрицата.
ЗаПълнено с карбон PEEK фолио, пригодността на приложението трябва да се оцени, като се използват действителните работни условия, а не само името на материала или процентът на въглеродни влакна.
Постоянното представяне на материала изисква контрол през целия производствен процес. Съдържанието на въглеродни влакна, влагата, дължината на влакната, дебелината и вътрешното напрежение могат да повлияят на качеството на готовия филм.
Входящите смесени пелети могат да бъдат проверени за съдържание на влага, натоварване с въглеродни влакна и дължина на задържаните влакна. Тези инспекции помагат да се идентифицират вариациите на материала, преди да започне екструдирането.
Наблюдението на дебелината и проверката на повърхността помагат да се идентифицират вариациите по време на отливането. Системите за оптична проверка могат да открият видими дефекти като черни петна, дупки, драскотини и открити плаващи влакна. Допълнителна рентгенова проверка може да се използва за скрининг за вградени метални частици, където е посочено.
Проверката на готовия продукт може да включва измерване на размерите, изследване на повърхността, анализ на напречното сечение, механично изпитване и оценка на термичните свойства. Тестовете за деформация при щанцоване също могат да помогнат за оценка на поведението на остатъчно напрежение след вторична обработка.
Тези контроли са особено важни за прецизни приложения, където плоскостта на филма, консистенцията на дебелината и механичните свойства влияят върху производителността на готовия компонент.
Guangzhou Ideal Plastic Technology Co., Ltd.съобщава, че е започнало да произвежда PEEK фолио с пълнеж от въглеродни влакна през 2014 г. Неговите заявени производствени контроли обхващат инспекция на входящия материал, онлайн мониторинг и лабораторно тестване на крайния продукт. Компанията също така предоставя услуги за нарязване, ламиниране и щанцоване за приложимите спецификации на филма.
О: Класовете се различават главно по натоварването с въглеродни влакна и произтичащия баланс на твърдост, устойчивост на износване, топлопроводимост, издръжливост и възможност за обработка. CF10 предлага по-добра течливост и здравина, CF20 осигурява балансирана комбинация от свойства, а CF30 осигурява по-висока армировка с по-взискателни изисквания за обработка.
О: Изкривяването е свързано с остатъчно вътрешно напрежение от екструзия и охлаждане, както и с анизотропно свиване, причинено от ориентацията на въглеродните влакна. Отгряването и контролираното охлаждане могат да намалят риска, въпреки че не могат напълно да премахнат присъщата на материала анизотропия.
О: Не е задължително. Стандартният PEEK филм, напълнен с нарязани въглеродни влакна, може да има полупроводими характеристики, но неговото съпротивление може да варира в широк диапазон. Приложенията, изискващи контролирана ESD производителност, трябва да използват специален материал с клас ESD с проверени данни от електрически тестове.
A: CF30 има по-висок вискозитет на стопилка и по-голяма чупливост от класовете с по-нисък пълнеж. Посоченото ръководство за производство идентифицира надеждно отливане при дебелини от 0,25 mm и повече. По-разредените приложения трябва да бъдат оценени с производителя преди спецификация.
О: Инспекцията може да включва изпитване на влага, анализ на съдържанието на въглеродни влакна, изследване на дължината на влакната, онлайн наблюдение на дебелината, проверка на повърхността, измерване на размерите, механично изпитване, термично изпитване и оценка на деформацията при щанцоване.
О: Осигурете необходимия клас въглеродни влакна, дебелина на филма, ширина, дължина на ролката или размери на листа, изисквания за повърхност, метод на обработка и предвидено приложение. Работната температура, механичното натоварване и електрическите изисквания също трябва да бъдат посочени, когато е приложимо.
Подсилването с въглеродни влакна създава нови възможности за PEEK фолиото в приложения, които изискват по-голяма твърдост, подобрен топлопренос и по-добро поведение при износване. В същото време съдържанието на пълнител променя гъвкавостта на материала и производствените характеристики. Следователно трябва да се избере подходящ клас чрез балансиране на производителността на приложението със стабилността на леене и изискванията за обработка надолу по веригата.
