低压成型(LPM)用哪种材料?低压材料,改变世界

2023-09-30
公司新闻

低压成型的发展沿革

低压射出成型材料(Low pressure molding, LPM)的发展可以追溯到20世纪70年代,起初在欧洲兴起。早期的低压材料已经被发明,但受到某材料大厂的专利保护,随着时间的推移,专利保护期限结束,低压材料开始在其他国家如德国、义大利、中国和台湾等地得到开发。LPM低压射出成型技术的首次商业应用是在汽车工业中,用于密封连接器和电线,同时实现了轻量化。 约10年前,低压成型製程开始在多个领域中应用,LPM技术也经历了巨大的突破,使其适用于更广泛的应用领域。

在亚洲,虽然低压射出机(LPM)的概念早已存在,但当时市场对于这项技术的需求尚未浮现。鑫野智动(KING’s Solution)对LPM的开发历程可追溯至2012-2013年。当时,我们积极与另一材料公司合作,着手研究自主研发的低压射出机。在这段合作过程中,我们成功地研发出了台湾的低压射出机,并共同成功将其推向的多个客户。

然而,随着时间的推移,我们发现客户不愿将特定低压材料与我们高品质的LPM低压成型机捆绑在一起。因此,基于我们绿色永续的机械製造厂定位,鑫野智动认为我们的射出机并不受限于特定材料供应商,而是具有适应不同低压材料的能力,我们持续投入研发改进低压射出机效能,目前已经迭代至第六代智慧製造的机型,品质与效率都更卓越。

在台湾,儘管有一些同业公司也开始投入相同的领域,但相对于鑫野智动,目前还落后了5到6年以上。值得一提的是,有些同业在一段时间后退出了市场,因为我们深刻体会到,低压射出机的瓶颈不仅仅在于机械本身,更在于提供客户完整的产品解决方案。如果只关注设备而缺乏深厚的低压成型技术和製程经验,实现客户产品需求将变得非常困难。因此,多年来我们积累了大量实务产品经验、低压材料知识、低压模具设计、创新的製程方法和专利认证,以协助客户成功导入低压成型製程,鑫野智动这一定位一直延续至今,使我们成为提供LPM低压成型完整解决方案的领先企业。

LPM低碳排放的优势

近期,低压成型製程兴起的推动力是取代有毒和繁琐的灌胶(Potting)製程,由于LPM製程不需要使用溶剂,它减少了传统製程中有毒材料的使用,并且在成型过程中不会产生有害烟雾。使用LPM技术能够实现更快的生产週期时间、更轻的零件,以及环保的元件。这不仅提高了生产效率和产品良率,还有助于实现淨零碳的永续目标。而LPM製程所使用的原材料基于可再生资源(植物油),同时降低了能源消耗,这材料已通过了UL美国电器安全认证,并符合RoHS和REACH标准。因此,LPM在当前的环保和永续性趋势中扮演着关键角色,对我们的环境和社会都具有积极的影响。

低压材料的特点

低压成型技术使用聚醯胺(Polyamide, PA)和聚烯烃(polyolefin / hot-melt热熔)等材料。低压材料属于热塑性材料,意味着在受热时它们的黏度会降低,可以重新塑形,然后在冷却时硬化以保持所需的形状。低压成型目前主要应用在电子元件进行封装和保护,另外,还被广泛应用于防水密封连接器製造。例如PCB电路板可能会受到潮湿、灰尘、汙垢和震动的影响。这种成型技术的突破和创新不断提高了成型效率和产品品质,使其成为当今製造业中的重要一环,低压成型製程带来了巨大产业变革推动力。

LPM技术使用的聚醯胺(简称PA)既可天然存在,也可人工合成。在台湾俗称尼龙(Nylon),是一种工程塑胶,也被称为热熔胶,需要注意的是,这种材料不同于PVC,而是一种基于聚醯胺的特殊工程塑料。聚醯胺可以通过添加玻璃纤维、碳纤维等改性材料来增强、增加韧性、导电性能和耐候性。

聚醯胺特性

  • 耐冲击性:具备抗冲击、震动的性能。
  • 易加工:容易进行加工和成型。
  • 表面光滑:产品外表可光滑呈现。
  • 耐热性:能够在140度C下保持稳定性。
  • 低温冲击:在-40度C下也能保持一定的强度。
  • 热传导佳:导热性能佳,易于电子产品散热。
  • 防水性:由于分子小且具有良好的包复性,适合于电子零件的防水应用。

由于聚醯胺具有有利的黏度范围和广泛的应用温度范围,因此它成为封装和保护电子元件的理想选择。与其他热塑性材料相比,聚醯胺在两个主要方面有不同之处。

  1. 黏度:在温度220°C下,黏度非常低,类似于糖浆的黏度。低黏度材料需要较低的注射压力才能注入模穴。事实上,通常使用泵来注入聚醯胺材料。当在相对脆弱的电子元件上进行复盖时,低注射压力至关重要。
  2. 黏附性:聚醯胺材料本质上是高性能热熔胶。聚醯胺的黏附性是密封基材选择关键。黏附的类型纯粹是机械性的,即不发生化学反应。

聚醯胺的原料来源

聚醯胺(Polyamides)的原料主要来自合成塑料,其主要成分源自石油或天然气。然而,另一种特殊类型的聚醯胺,被称为生物基聚醯胺(Biopolyamides),其生产所使用的原料来自植物油,这种生物基原料取代了传统的石油基原料。这使得生物基聚醯胺成为可持续发展的材料,因为它们使用可再生的植物油作为原料,而不依赖于石化原料。

生物基聚醯胺的提取主要来自蓖麻油(castor oil),这是一种植物油,可以替代传统的石化原料来製造聚醯胺。国际间进行生物基聚醯胺研发的公司有以下几家:

  • 汉高(Henkel):这家着名的德国材料供应商生产低压成型材料。汉高的材料系列具有不同的特性,如耐紫外线、热稳定性、优良的成型能力和透明度。
  • 凯赛(Cathay):一家来自中国上海的公司,生产「生物基聚醯胺」的主要成分是「生物基戊二胺」,其原料100%完全来自可再生的植物性原料。
  • Fulgar:这家义大利尼龙公司研发的EVO生物基聚醯胺纤维100%使用蓖麻油(Castor-oil-plant)提炼而成。
  • RadiciGroup:巴西的尼龙製造商,其生物基纤维产品Biofeel、Dorix、Radilonru的成分均来自蓖麻油和农业废弃物,100%可再生。
  • 东丽集团(Toray):这家日本纤维製造商开发的生物基聚醯胺纤维ECODEAR PA 6.10,同样完全由蓖麻豆(Castorbean)提炼而成。
  • 聚隆(Acelon):一家台湾公司研发的AceEco PA410也是由蓖麻油(Castor-oil-plant / *Ricinus)提炼而成,含有70%蓖麻油成分,并已获得GRS(Global Recycled Standard)认证。

低压材料:电子封装的卓越选择

总结来说,鑫野智动作为全球领先的低压成型解决方案供应商,一直致力于绿色领域的研发和创新。在这一领域,鑫野智动已经取得了卓越的成就。鑫野智动为客户提供全方位的支持,包括软硬体、辅导服务、製程知识、机械设备、材料建议和模具设计等,提供最可靠、高效且环保的低压成型技术解决方案。因此,鑫野智动在推动新一代电子业封装领域的发展中扮演着关键角色,为客户提供卓越的产品实现、技术谘询和支持。

低压成型(Low pressure molding, LPM)解决方案已成为现代PCB和电路保护的最佳选择。它在整个操作过程中保持低压环境,有效避免对精密或易碎的电路板造成损坏,同时缩短了生产週期时间,相较于传统的灌胶(Potting)製程有显着的优势。低压成型材料展现出卓越的密封性和黏着性,同时具备卓越的耐高温和耐溶剂性。此外,这种材料环保无卤无毒,具有抗腐蚀性,且流动性高,低吸水率,密封性佳,成型压力低,因此无法透过传统的一般塑胶射出机达到同等效果。总之,低压成型材料满足多项关键要求,使其成为电路板封装製程不可或缺之选。

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