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如何保护医疗设备的包覆成型连接器?
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如何保护医疗设备的包覆成型连接器?

2020-05-21 17:13:27 来源:BTG实验室 作者:Pierce Geary

【大比特导读】来自BTG实验室Pierce Geary在本文中简要讲解了包覆成型工艺的主要工法,并对其性能特点、使用范围和对连接器行业的意义进行了分析。

如今,防护罩已成为我们生活中不可或缺的一部分。对于依赖于电子部件和连接器的工业,采用聚合物包覆模制封装形式的保护性覆盖物需要保持密封并且不渗透环境。

为此,包覆成型电缆和电子组件的制造商必须保证其材料足够清洁,以使覆盖层以均匀的强度完全粘附,使清洁成为有效的操作。

包覆成型可以使用橡胶、硅树脂或其他聚合物涂层,通常涂覆在另一种材料的顶部(比如被柔软塑料包裹着的硬质牙刷手柄),通常将内部材料完全封闭。可以通过注塑工艺或低压成型技术来施加涂层。

这样做的目的是使电子产品和关键组件完全封装,并在使用最终产品的环境中免受危害。这可用于医院病房,在病房中,将内窥镜摄像头连接到与显示器相连的电缆,以确保插入设备时医生不会误操作。或带有多个电子连接器的通风机,这些连接器必须绝对一致地工作,以便它们帮助操作的机器可以连续运行。包覆成型通常还用于保护飞机和汽车内复杂的电子组件中的电缆,并且这种数量每年都在增加。

包覆成形

对于制造这些机器的制造商来说,当务之急是他们必须能够控制包覆成型的电缆、电路板和其他关键材料表面的清洁度,从而涂层可以发挥作用。对这些过程的控制要求进行适当的表面处理,并验证表面是否得到有效清洁和处理。

什么是包覆成型工艺

包覆成型有两种方法。包覆模制可通过注射工艺产生,其中将连接器或组件放入模具中,然后通过模具中的开口注入聚合物覆盖层。聚合物完全覆盖电缆和零件,然后固化。注塑成型类似于电子灌封,其中通过注射器型设备将聚合物倒入或沉积到组件中或组件上方,以完全密封它们。

制造这种聚合物外壳的另一种方法是通过低压成型工艺。该工艺开始于将裸露的组件或电缆放置在模具的下半部分,然后将模具的上半部分围绕零件。由模具的两半部分形成的型腔填充有低粘度的热塑性塑料,因此它轻轻地围绕着电子设备,这些电子设备可能容易受到更具侵略性的灌封和注塑技术的影响。

为了使这些方法都能成功的按照设计的方式工作,必须清洁和处理被包装材料的表面,以使涂层具有最长的使用寿命。如果涂层不均匀或开始从电子设备和连接器表面剥落,则将完全损害包覆成型的所有保护质量。

如何在包覆成型之前对其进行保护

了解您在产品中使用的材料非常重要。通过包覆成型,通常会选择热塑性弹性体(TPE)、热塑性聚氨酯(TPU)、有机硅和其他材料,因为它们具有耐性:抗紫外线性、不牺牲强度的柔韧性、温度回弹性等。通常,它们会粘合在一起需要清洁,并以某种方式对表面进行化学修饰以确保涂层完整的材料。

一个典型的过程可能是需要封装的金属连接器。可以使用蒸汽脱脂剂或溶剂擦拭法清洁金属,进行手动研磨步骤,或者将增强附着力的底漆应用于连接器。清洁后,零件可能在实际进行过模制之前全部放入存储袋中进行库存。对于组装好的电路板,该过程可能包括等离子体处理步骤。

在该清洁和处理过程中,有几个变量,如果任其发展,可能无法提供制造商所需的结果。

要在此粘合过程中建立可预测性,就需要控制该过程的两个总体方面。组件的供应链必须受到控制;确保从一开始就满足清洁度要求。而且,控制上述概述的每一个清洁和处理步骤(以及可能发生的任何其他步骤)中发生的表面变化对于保持一致的过程至关重要。

听起来好像过于简单了,但是如果您可以有效地管理这两件事,那么您在创建包覆成型粘合方面就处于领先地位,每次都会达到或超过您的期望。将零件引入您的设施中以及这些零件表面在设备中的生命周期,是制造商控制粘合过程的两种主要手段。

在粘合过程中,材料表面发生变化或有机会发生变化以创建更易粘合或不易粘合的表面的每个位置都称为关键控制点。这些是使制造商获得渴望的确定性的成败点。

如果连接器或电子元件的包覆成型错误,则返工的成本非常高,因为如果存在泄漏,则会浪费整个仪器。覆盖物需要完全不受环境影响,并且能够承受长时间的持续使用。要确保这些辛勤工作的组件和包覆成型件的使用寿命更长,则通过在整个过程中定量检查表面的质量。如果存在多余的步骤(也许不需要手动磨损,只是上游步骤不足的权宜之计),或者在存储过程中引入了污染物,制造商可以通过数据驱动的系统性清洁度监测来缩小正常工作范围和缩小范围。

制造商可以在粘合过程专家的帮助下以及对表面(有时是细微的化学变化)敏感的表面分析系统的帮助下,进行这种根本原因分析。

当清洁材料并用蒸汽脱脂剂、底漆或等离子处理时,表面的化学组成会发生变化,从而形成更具反应性的表面。这种反应性在表面和聚合物涂层之间产生了牢固的化学键。测量表面反应性是衡量表面是否适合包覆成型的一种方法,这意味着您可以基于影响粘合结果的最精确变量来决定粘合过程。您可以知道哪些步骤使表面更易粘合,哪些步骤可能对您的想法没有用,您可以知道是否在存储或降解过程中保留了可粘合表面,以及在多大程度上可以测量这些变化。

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