Мастербатч постоянно антистатического TPU: поверхностное сопротивление без миграции
Обычные антистатические добавки мигрируют, выступают на поверхность и перестают работать, когда исчерпываются. Полимерный антистатический мастербатч вместо этого строит постоянную проводящую сеть в матрице: 10^8 Ом/кв, стабильно, ввод 10–20 %.
Что на самом деле портит статика
Статика — это заряд, накапливающийся на поверхности меньше сантиметра и затем разряжающийся в то, что рядом. В полимерной детали это проявляется тремя способами.
- Загрязнение поверхности: заряженная поверхность притягивает пыль, что ухудшает внешний вид и светопропускание, а в чистом помещении ухудшает сам класс чистоты.
- Помехи в переработке: плёнка и волокно наматываются на валы, падает способность к печати и адгезия краски.
- Риск в конечном применении: повреждение ЭСР полупроводниковых приборов, воспламенение от искры горючего материала и загрязнение деталей, которые должны оставаться чистыми.
Почему обычные антистатики отказывают
Традиционный путь — поверхностно-активная добавка, которая мигрирует на поверхность и удерживает тонкий слой влаги. Сначала она работает, потом перестаёт: добавка расходуется, смывается или стирается, и поверхностное сопротивление возвращается к изолирующему уровню. Зависимость от влажности — вторая проблема: в сухой среде удерживать нечего, и характеристики падают именно там, где защита от ЭСР важнее всего.
Мигрирующая добавка к тому же загрязняет то, с чем контактирует. Для медицинских, электронных применений и чистых помещений это дисквалифицирует её само по себе.
Постоянный маршрут
Полимерная антистатическая система компаундируется в матрицу и образует проводящую сеть по объёму материала, а не по его поверхности. Она не зависит от миграции, поэтому не исчерпывается, и не зависит от влажности воздуха, поэтому продолжает работать в сухом воздухе.
В форме мастербатча она вводится в количестве 10–20 % в базовый полимер, что сохраняет механику базовой марки нетронутой и одновременно выводит поверхностное сопротивление в диссипативную полосу.
Как читать лестницу поверхностного сопротивления
Поверхностное сопротивление — та спецификация, которая решает, решает ли материал проблему. Полосы не произвольны: каждый порядок соответствует иному физическому поведению.
| Поверхностное сопротивление (Ом/кв) | Поведение | Для чего применяется |
|---|---|---|
| Выше 10^13 | Заряд накапливается | Изолятор — непригоден там, где ЭСР является риском |
| 10^12 – 10^13 | Очень медленный спад | Только защита от пыли |
| 10^10 – 10^12 | Медленный спад | Общая антистатика, защита от взрыва |
| 10^6 – 10^10 | Диссипация статики | Защита электронных компонентов и схем |
| Ниже 10^5 | Проводящий | Заземляемые детали, проводящая оснастка |
Типичные свойства мастербатча
| Свойство | Метод испытания | Типичное значение | Единица |
|---|---|---|---|
| Твёрдость | ASTM D2240 | 73 | Shore A |
| Плотность | ASTM D792 | 1,2 | г/см³ |
| Сопротивление раздиру | ASTM D624 | 62 | кН/м |
| Поверхностное сопротивление | — | 1,00 × 10^8 | Ом/кв |
| Степень ввода | — | 10 – 20 | % |
Как измерялись эти значения
Значения являются типичными для пластины толщиной 2 мм, отлитой под давлением. Перед испытанием каждый образец кондиционируют не менее 48 часов при 23 °C и 50 % относительной влажности.
Этот этап кондиционирования — не формальность. Поверхностное сопротивление полимера чувствительно к истории влажности, поэтому отсчёт на свежеотлитой детали несопоставим с отсчётом на кондиционированной. Любая спецификация, согласуемая между поставщиком и заказчиком, должна указывать режим кондиционирования рядом с полосой сопротивления, иначе стороны будут измерять разные вещи.
Применение
- Электроника: лотки для ИС, носитель-лента, упаковочная плёнка, шторы чистых помещений для сборки электроники.
- Медицина: корпуса хирургических инструментов, компоненты оборудования для диализа, медицинские трубки, где статика притягивает частицы.
- Автомобилестроение: детали интерьера и компоненты топливной системы, где искровой разряд является расчётным случаем.
- Строительство и чистые помещения: антистатические полы, стеновые панели чистых помещений, антистатические изделия на основе ПВХ.
- Безопасность: контейнеры и инструменты для работы с горючими материалами.
Замечание об области применения
Мастербатч — продукт для ввода, а не каталожная марка: итоговое поверхностное сопротивление зависит от базового полимера, загрузки и геометрии детали, поэтому значение 10^8 Ом/кв следует рассматривать как цель, подлежащую подтверждению на реальном компаунде.
Для медицинских применений биологический статус антистатической системы нужно устанавливать отдельно от базового TPU: добавка, приемлемая в лотке для ИС, не является автоматически приемлемой в изделии, которое касается пациента.