Производство силиконовых нагревателей с травленой фольгой

При производстве силиконовых нагревателей используется сочетание физических и химических процессов, чтобы превратить хрупкую металлическую пленку в прецизионный нагревательный элемент, заключенный в силиконовую резину. Во время производства лист металлической фольги ламинируют, травят, очищают, вулканизируют и сваривают, чтобы в конечном итоге он стал резистором для генерации тепла. Процесс во многом вращается вокруг деликатного обращения с этой хрупкой металлической пленкой. В этой статье представлен краткий обзор этапов производства силиконовых нагревателей с травленой фольгой (также называемых нагревательными матами).

Вы можете просмотреть характеристики и образцы изображений наших нагревателей на нашей странице «Силиконовые нагреватели».

Металлическая фольга

Внешняя часть нагревателя, которую мы видим и можем потрогать, сделана из силиконового материала. Если отрезать верхнюю половину, вы обнаружите тонкий слой металла с уникальной геометрией. Это и есть нагревательный элемент. В состав материалов входят инконель, медь-никель, нержавеющая сталь и т. д.


Образец травленой фольги, с которой не обращались должным образом перед химическим процессом

Особая проблема при работе с металлической фольгой заключается в том, что ее легко повредить. Малейшие повреждения могут стать причиной дефектов по мере продвижения материала нагревателя по производственной линии. Металлическая фольга обрабатывается и проходит через восемь основных этапов на пути к завершению. Это не включает мытье и сушку феном, которые происходят на протяжении всего процесса. Тонкую пленку слишком легко согнуть, смять и поцарапать. Тонкопленочные металлы с более жесткими свойствами имеют тенденцию к повреждению еще большую, поскольку они менее податливы при схватывании.

На изображении выше представлен образец травленой фольги, с которой не обращались должным образом перед химическим процессом. Нагревательный элемент повредился и больше не представляет собой идеально гладкий лист. Если вы будете работать с действительно хорошими материалами, и правильно с ними обращаться, весь процесс станет намного более успешным.

Некоторые производители нагревателей имеют возможность купить панели, изготовленные из металлического листа, прикрепленного к подложке из силикона. Другие предпочитают изготавливать панели или рулоны самостоятельно. Готовые вариант, конечно же, доступны с ограниченным набором характеристик, что в конечном итоге ограничивает конструкцию нагревателя. Термоэлемент разрабатывает специальные нагреватели для конкретных применений с произвольными параметрами. Изготовление собственного материала дает нам свободу в проектировании нагревательных элементов для любого применения.

Предварительная обработка

Вулканизация

Производители, изготавливающие собственные материалы, вулканизируют фольгу на панель или рулон силиконового материала. Это еще один этап, требующий бережного обращения.

Очистка

Фольга, которая получила несколько повреждений и не будет использоваться для изготовления нагревателей

Очистка — это то, что происходит на протяжении всего процесса производства нагревателя. Металл обрабатывается щелочным, а затем кислотным раствором с промывкой между ними. Целью работ является очистка от масел и жиров, придание поверхности структуры для правильного сцепления металла. При пропускании фольги через щелочь или кислоту фольга остается натянутой и прямой благодаря поверхностному натяжению, поэтому она не сминается. Любое нарушение поверхности будет иметь каскадный эффект, приводящий к производственным проблемам на протяжении всего процесса. На изображении показана фольга, которая получила несколько повреждений и не будет использоваться для изготовления нагревателей

Ламинирование

Экспонирование при изготовлении силиконовых нагревателей

После того, как рулон или панель после предыдущих процессов выходят чистыми и сухими, материал пропускают через ламинатор, чтобы приклеить к нему сухую пленку. Любые складки на фольге приведут к плохой ламинации, что приведет к проблемам в дальнейшем. Влажность, холодные рулоны для ламинирования, грязные поверхности и плохое натяжение пленки также затрудняют достижение плотного приклеивания без складок.

Ламинирующий материал изготовлен из светочувствительного мономера. Мономер становится полимером везде, где он подвергается воздействию света из устройства экспонирования. Излишки ламинирующего материала, свисающие по бокам, обрезаются, чтобы вялые края не зацепились за оборудование и не скатились на перекладину. Лучше всего сразу поддерживать порядок.

Экспонирование

Ламинирование при изготовлении силиконовых нагревателей

Негатив изображения нагревателя помещается на поверхность «экспонирования» с последующей ламинацией поверх негатива. По сути, это черно-белый фотонегатив геометрии нагревательного элемента. Это еще один шаг, на котором все должно быть чистым, без пыли и царапин. Во время экспонирования сухая пленка, воспринимающая свет, меняет цвет из-за сшивки мономеров. Эти сшитые мономеры теперь являются полимерами. Оставшиеся мономеры (те, которые не получили свет) затем можно удалить с помощью химикатов в процессе проявки, обнажая металл. Вновь образовавшиеся полимеры нерастворимы в проявителе и останутся там, защищая металл. В любом месте, где у нас есть полимер (где может пройти свет), он не будет удален и останется приклеенным к металлу, защищая его во время процесса травления. На жаргоне фотополимеров этот защитный полимер называется «негативным фоторезистом».


Крупный план травленой фольги, на которой негатив, ламинация и панель не были на одном уровне при изготовлении силиконовых нагревателей

Негатив, используемый для передачи формы нагревателя, должен плотно прилегать к панели, чтобы свет не просачивался вокруг него и не создавал нежелательных помех. Изображение представляет собой крупный план травленой фольги, на которой негатив, ламинация и панель не были на одном уровне во время экспонирования. В этом случае на правой стороне изображения был небольшой зазор или пузырь, который позволял свету обходить негатив.

Химические процессы

Производство силиконовых нагревателей с фольгой предполагает очистку и травление. Это химические процессы. Множественные растворы необходимо анализировать через регулярные промежутки времени, чтобы убедиться в наличии правильных концентраций веществ. Титрование и расчеты pH регулярно контролируются, чтобы растворы были эффективными и последовательными.

Проявка

Это первый шаг. Как только вы склеили мономеры в желаемую геометрию, настало время провести панели через модуль проявки.


Проявка при изготовлении силиконовых нагревателей

В процессе разработки используется раствор, который растворяет мономеры, но не полимеры. Растворяться материал будет там, где негатив (тот, который мы использовали в процессе экспонирования) блокировал свет и не давал проявиться полимеру. Когда панель или рулон нагревателя выйдет из этого модуля, у нас будет голый металл везде, где полимера не коснулся свет, и ваш защищенный рисунок нагревателя будет покрыт полимером в тех местах, где свет проникал через блок экспонирования. Таким образом мы защитили нужный металл полимером, и теперь любой оголенный металл будет вытравлен в процессе травления. Еще одно полоскание/сушка, и все готово к травлению.

Травление

На этом этапе удаляется нежелательный металл, оставляя после себя нужную форму нагревательного элемента. Хлорид железа (FeCl 3 ) с мягким раствором соляной кислоты (HCL) при правильной температуре растворит весь металл относительно быстро. Затем следует несколько полосканий и сушка феном. Тип травимого металла влияет на время травления, скорость конвейера и концентрацию химических веществ. Необходимо контролировать уровень химических веществ, поскольку раствор будет покидать химические скважины из-за газовыделения и затягивания.

Смывка

Полимер, который защищал форму нагревательного элемента от травителя, теперь необходимо удалить. Раствор для десорбции растворяет полимер, но не влияет на металл. Еще раз промыть и высушить.


Отделка

Силиконовые нагреватели от Термоэлемент

Верхняя панель привулканизируется к нагревателю, помещая наш новый блестящий металлический нагревательный элемент в силиконовую оболочку. Нагреватели вырезаются из рулона или панели и к ним привариваются подводящие провода. Доступны также встроенные термопары и вулканизация по индивидуальному заказу. Поясные нагреватели для бочек  часто также оснащаются встроенным терморегулятором. Процесс производства завершен, индивидуальные силиконовые нагреватели теперь готовы к упаковке и отправке.

Термоэлемент разрабатывает и производит силиконовые нагреватели по индивидуальному заказу больших и малых объемов. От медицины и лабораторий до энергетики и электроники — у нас есть навыки и опыт для решения ваших уникальных задач в области нагрева. Расскажите нам о своем проекте и узнайте, что Термоэлемент может сделать для вас.


Возврат к списку


Задать вопрос