نقش پلی‌یورتان‌ها در کاربردهای ریخته‌گری الکتریکی

پلی یورتان ها مواد پلیمری چندمنظوره ای هستند که در صنعت الکترونیک، بویژه در فرآیند ریخته گری الکتریکی (Electrical Potting)، نقش محافظتی کلیدی ایفا می کنند. این فرآیند شامل تزریق مواد رزینی به محفظه ای روی مدارهای الکترونیکی برای حفاظت از اجزا در برابر عوامل محیطی مانند رطوبت، گردوغبار، لرزش و شوک های الکتریکی است. استفاده از پلی یورتان در ریخته گری الکتریکی، بدلیل خواص مکانیکی و الکتریکی برتر، عمر مفید تجهیزات را به طور قابل توجهی افزایش می دهد.

پلی یورتان مورد استفاده برای ریخته‌گری الکتریکی

پلی یورتان از واکنش ایزوسیانات ها با پلی ال ها تولید می شود و ساختار شیمیایی آن اجازه می دهد تا خواص متنوعی مانند انعطاف پذیری، سختی و مقاومت حرارتی داشته باشد. ریخته گری الکتریکی فرآیندی است که در آن مدارهای حساس مانند بردهای PCB، سنسورها و ماژول های الکترونیکی با رزین پر می شوند تا از نفوذ آلاینده ها جلوگیری شود. پلی یورتان ها بعنوان یکی از محبوب ترین رزین های ریخت گری الکتریکی، جایگزین مناسبی برای اپوکسی ها هستند زیرا چسبندگی بهتری به سطوح فلزی و پلاستیکی داشته و انقباض کمتری در حین سخت شدن نشان می دهند. در صنایع خودروسازی، هوافضا و تجهیزات پزشکی، بویژه برای کاربرد در محیط های مرطوب و دمایی متغیر ریخته گری الکتریکی با پلی یورتان یک استاندارد محسوب می شود.

خواص کلیدی پلی یورتان در کاربردهای ریخته گری الکتریکی

پلی یورتان ها ویژگی های منحصر به فردی دارند که این مواد را به انتخابی مناسب برای کاربرد در ریخته گری الکتریکی تبدیل می کند. مهمترین خواص پلی یورتان، مناسب برای این کاربرد، عبارتند از:

  • مقاومت مکانیکی بالا. انعطاف پذیری عالی (تا ۵۰۰% کشیدگی) مدارها را در برابر لرزش های مداوم بدون ایجاد ترک، حتی در شرایط شوک بالا، محافظت می کند.
  • عایق الکتریکی برتر. ضریب دی الکتریک حدود ۳-۴، مقاومت حجمی بیش از ۱۰۱۴ اهم-سانتی متر و کاهش تلفات دی الکتریک تا ۶۲% با افزودنی ها، از نشت جریان جلوگیری می کند. این ویژگی موجب جلوگیری از اتصال کوتاه  شده و موجب افزایش ایمنی مدار می شود.
  • پایداری حرارتی. تحمل دما در محدوده وسیع ۶۰- تا ۱۲۰+ درجه سانتی‌گراد (تا ۱۵۰ درجه با فرمولاسیون های خاص)، مناسب برای محیط های صنعتی سخت.
  • مقاومت شیمیایی. در برابر روغن ها، حلال ها و اسیدهای ضعیف مقاوم است و از خوردگی اجزای مدار جلوگیری می کند.
  • انعطاف پذیری طراحی. امکان تنظیم سختی یا نرمی ترکیب برای کاربردهای مختلف.

این خواص با فرمولاسیون های دوجزئی (پایه پلی ال با پرکننده ها و کاتالیست، و ایزوسیانات) که زمان ژل شدن آن‌ها ۵-۳۰ دقیقه بوده و بدون حلال (۱۰۰% جامد) هستند بهینه می شوند.

فرآیند تهیه و اعمال پلی یورتان در مدارهای الکتریکی

تهیه مدارهای ریخته گری شده با پلی یورتان شامل مراحل زیر است:

  1. آماده سازی مدار. اجزای الکترونیکی در محفظه قرار گرفته و تحت خلاء قرار می گیرند تا حباب هوا خارج شود.
  2. مخلوط کردن رزین. جزء A (ایزوسیانات) و جزء B (پلی ال با افزودنی ها) با نسبت مناسب مخلوط شده و گازگیری می شوند؛ دمای بالای ۱۸ درجه سانتی گراد توصیه می شود.
  3. تزریق. رزین مایع با فشار پایین (۰.۵-۰.۱ بار) و ویسکوزیته cP 500-2000 تزریق می شود تا فضاها کاملا پر گردد؛ لایه های چندگانه برای سطوح صاف مجاز است.
  4. سخت شدن. فرایند پخت نهایی و سخت شدن در دمای اتاق یا کوره (۴۰-۸۰ درجه) طی ۱-۲۴ ساعت، با امکان تسریع توسط کاتالیست صورت می گیرد.

مزایا و مقایسه با سایر رزین ها

پلی یورتان ها در مقایسه با سایر رزینهای مورد کاربرد، تعادل بهتری بویژه در حفظ الاستیسیته در دماهای گسترده و محیط های مرطوب از خود نشان می دهند. معایبی مانند حساسیت به رطوبت با استفاده از افزودنی ها برطرف می شود.

جدول ۱: مقایسه پلی یورتان با سایر رزین ها

رزین

انعطاف‌پذیری

مقاومت حرارتی (OC)

زمان سخت شدن

(دقیقه)

عملکرد در رطوبت

هزینه نسبی

پلی‌یورتان

عالی (۵۰۰%)

۱۲۰ 60-

۵-۳۰

عالی

متوسط

اپوکسی

ضعیف (۱۰%)

۱۵۰ 50-

۳۰-۶۰

متوسط

بالا

سیلیکون

عالی (۷۰۰%)

۲۰۰ 100-

۶۰-۲۴۰

عالی

بالا

با توجه به مزیت های ارائه شده توسط پلی یورتان ها، این ترکیبات در تهیه وسایل الکترونیکی مورد استفاده در صنعت برق همچون ترانسفورماتورها، صنعت خودرو، صنعت الکترونیک در تهیه مدارهای چاپی، تجهیزات پزشکی و صنایع نظامی قابل کاربرد هستند.

مراجع

  1. MBM Consult, 2-component polyurethane electrical potting compounds
  2. Jaroslav Hornak, Polymer, 2023, 15, 1532
  3. https://epoxies.com/products/potting-encapsulating-and-casting/
  4. https://versae.com/what-does-potting-mean-in-electronics-manufacturing/

بدون دیدگاه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *