一,I geni anti-statici delle fibre naturali: dalla loro struttura fisica alle caratteristiche dei materiali
La carta straccia, la bagassa di canna da zucchero e la fibra di bambù sono tutte fibre vegetali naturali utilizzate per produrre pasta modellata. La struttura fibrosa a rete tridimensionale della pasta modellata fornisce proprietà anti-statiche naturali. Il coefficiente di attrito tra le fibre è minimo e la superficie delle fibre vegetali presenta gruppi polari come i gruppi idrossilici che possono fornire percorsi conduttivi deboli e impedire l'accumulo di carica statica. I dati sperimentali indicano che la resistività superficiale della pasta cruda stampata priva di trattamento antistatico-può raggiungere valori compresi tra 10¹¹ e 10¹² Ω·cm. Sebbene ciò non soddisfi pienamente i requisiti di protezione delle apparecchiature elettroniche, rappresenta un miglioramento sostanziale rispetto alla tradizionale schiuma EPS, che ha una resistività superficiale superiore a 10¹ Ω·cm.
Ancora più significativo, le fibre naturali possono controllare l’umidità all’interno della confezione poiché lasciano passare l’acqua. Quando l'umidità dell'aria è mantenuta tra il 40% e il 60%, le molecole d'acqua che aderiscono alla superficie della fibra possono formare una pellicola conduttiva. Ciò rende ancora meno probabile l'accumulo di elettricità statica. Questa proprietà consente alla pasta modellata di mantenere attivamente stabile il microambiente all'interno dell'imballaggio mentre le parti elettroniche di precisione vengono conservate per lungo tempo. Ciò impedisce che i cambiamenti di umidità causino incidenti dovuti a scariche elettrostatiche (ESD).
2, Cambiamenti nella tecnologia anti-statica: dalla copertura della superficie al cambio dell'impasto liquido
Per soddisfare i severi criteri dei dispositivi elettronici in termini di prestazioni anti-statiche, la tecnologia della pasta stampata ha sviluppato tre percorsi tecnici principali:
1. All'impasto liquido viene aggiunto un agente anti-statico, che costituisce una soluzione di base.
Quando gli alchilsolfati e i polimeri zwitterionici vengono aggiunti alla pasta durante il processo di lavorazione della pasta, possono produrre una rete conduttiva sulla superficie delle fibre. Ad esempio, l'agente antistatico interno di Shandong Juli funziona utilizzando gruppi polari per estrarre l'umidità dall'aria, creando un percorso conduttivo dinamico e mantenendo la resistività superficiale dello stampaggio della polpa a 10 ⁶ -10 ⁹ Ω· cm. L'effetto antistatico dura più di 12 mesi. Questo approccio costa solo da 0,3 a 0,5 yuan al chilogrammo, ovvero il 60% in meno rispetto al vecchio modo di rivestire le cose dall'esterno. Funziona bene anche con materiali naturali come la bagassa di canna da zucchero e la fibra di bambù, e non cambia la facilità con cui la sostanza si decompone.
2. Tecnologia composita in fibra conduttiva: creazione di una rete conduttiva tridimensionale
L’industria ha creato una tecnologia di rinforzo in fibra composita di grafite/nero carbonio per situazioni che richiedono una precisione molto elevata, comprese le nuove batterie energetiche e i semiconduttori. Un battitore a turbina distribuisce uniformemente le fibre conduttive in tutta la pasta, creando un canale conduttivo tridimensionale. Ciò può ridurre la resistività del volume fino a 0,015 Ω·cm. Dopo che una certa marca di telefoni cellulari ha utilizzato un rapporto 4:3 di fibre di grafite/nero di carbonio, la resistenza superficiale del rivestimento è scesa a 10 ⁴ Ω. Ciò ha risolto il problema dei graffi causato dall'adsorbimento elettrostatico sul modulo della fotocamera. La resa del prodotto è passata dal 92% al 98,5%.
3. Nuove idee per i rivestimenti superficiali: un grande passo avanti nell'integrazione funzionale
L'industria ha realizzato rivestimenti compositi multifunzionali per soddisfare le esigenze di rivestimenti anti-statici, impermeabili e resistenti all'olio. Ad esempio, spruzzando un rivestimento nanoidrofobo con un agente conduttivo di nerofumo sulla superficie dello stampaggio della pasta di cellulosa è possibile creare un canale di scarica elettrostatica e rendere la superficie impermeabile rendendo l'angolo di contatto di 150 gradi. Quando questa tecnologia viene utilizzata per confezionare un determinato dispositivo medico, la resistenza superficiale della confezione è inferiore o uguale a 10 ⁸ Ω e soddisfa il livello di impermeabilità IPX4 e la certificazione medica ISO 13485.
3, Copre molti tipi di applicazioni, dall'elettronica di consumo alle apparecchiature industriali
Le proprietà anti-statiche della pasta modellata hanno permeato l'intera catena industriale delle apparecchiature elettroniche:
Nel mondo dell'elettronica di consumo, la confezione della serie Apple iPhone 15 è realizzata al 100% con materiali a base di fibra-. Per ottenere una resistenza superficiale inferiore o uguale a 10 ΩΩ, all'impasto liquido vengono aggiunti prodotti chimici anti-statici. Se combinato con la tecnologia di pressatura a umido, viene realizzato uno strato tampone che si adatta perfettamente alla forma del telefono. Ciò non solo protegge le parti dai danni causati dall'adsorbimento elettrostatico, ma migliora anche l'esperienza di unboxing.
Le stazioni di ricarica Tesla sono dotate di una struttura di stampaggio di pasta di legno a doppio-strato nell'area delle attrezzature industriali. Per rendere lo strato esterno resistente agli urti-, vengono aggiunte fibre conduttive. Per proteggere il circuito stampato, lo strato interno è ricoperto da un rivestimento anti-statico. I test di trasporto ISTA 3A hanno dimostrato che la capacità di carico di una singola scatola è ora superiore del 60% rispetto a quella degli imballaggi in plastica.
Gli impianti cocleari Coclear sono confezionati con stampaggio della polpa antibatterica e anti-statica nell'area medica di fascia alta-. La resistenza superficiale è < 10 ⁸ Ω e gli impianti sono rivestiti con nano ioni d'argento per una doppia protezione. Ciò mantiene l'ambiente sterile e protegge i componenti precisi.
