Антистатические щетки: применение, критерии выбора и практическое руководство

Антистатическая щетка, прошедшая входной контроль, все равно может выйти из строя на линии. Щетина, сопротивление которой измерено при 10^7 Ом при 23 градусах Цельсия и относительной влажности 50 процентов, может оказаться на два или три десятилетия выше в сухой комнате, и как только сопротивление превысит 10^11 Ом, щетка перестанет истекать зарядом и начнет его удерживать. На линии электроники этот разрыв проявляется в виде поврежденных компонентов, пыли, которая не высвобождается, и брака, который появляется только зимой.

Короткий ответ: кисть ведет себя как антистатическая только тогда, когда выполняются одновременно три условия. Щетина должна перемещать заряд с контролируемой скоростью, заряд должен проходить непрерывный путь от щетинки к пучку, от ручки к земле, а щетка должна идти в ногу со скоростью, с которой в процессе генерируется заряд. Пропустите один из трех, и вы получите щетку для пыли с технической этикеткой. В разделах ниже объясняется, как указать все три, как считывать значения удельного сопротивления и какие базовые полимеры сохраняют стабильные характеристики в течение тысяч циклов.

Что на самом деле делает кисть антистатической?

Заряд накапливается, когда две поверхности соприкасаются и разделяются, или когда трение перемещает электроны по сухой поверхности. Кисть помогает двумя способами: она делает контакт слегка проводящим, поэтому генерируется меньше заряда, и позволяет существующему заряду покинуть поверхность.

В промышленной щетине такая проводимость обеспечивается наполнителем, диспергированным в полимерном носителе. Углеродная сажа — самый дешевый вариант и хорошо работает с PA6 и PA66. Углеродное волокно обеспечивает более низкое и стабильное сопротивление, но делает щетину более жесткой и хрупкой. Волокно из нержавеющей стали обеспечивает наименьшее сопротивление и лучшую устойчивость к влажности при более высоких затратах и ​​риске загрязнения в чистых процессах. Некоторые щетки называются антистатическими только потому, что нейлон впитывает влагу, а тонкая водная пленка на щетине несет заряд, поэтому они вроде бы работают на влажном складе и перестают работать в сухом чистом помещении.

Вторая половина механизма – это земляной путь. Если щетина проводящая, но пучок залит эпоксидной смолой или ручка покрыта пластиком, то заряду некуда деваться. Быстрый тест в полевых условиях заключается в измерении сопротивления кончиков щетины к заземляющему выступу готовой щетки, а не только от ручки. Это единственное измерение выявляет большинство устройств, которые возвращаются как дефектные.

Примеры того, как эти нити ведут себя в реальном оборудовании, см. в этом обзоре. проводящие пластиковые щетки .

Классы удельного сопротивления и что писать в заказе

Антистатичность – это не одна характеристика. Большинство поставщиков работают с четырьмя широкими классами, и тот, который вам нужен, зависит от того, к чему прикасается кисть и насколько чувствительна эта поверхность.

Два практических замечания. Значение сопротивления что-то значит только тогда, когда метод испытания, геометрия электрода, время стабилизации и окружающая среда сопровождают его, поскольку одна только влажность может сместить показания на два десятилетия. А внутри зоны, защищенной от электростатического разряда, рассеивание статического электричества часто безопаснее, чем полностью проводящее: очень проводящая щетина может разрядить чувствительное устройство быстрее, чем устройство допускает, вызывая повреждения, которые щетка должна была предотвратить.

Выбор базового полимера для антистатической щетины

Наполнитель задает класс устойчивости, а полимерный носитель решает, как изнашивается щетина, сколько влаги она впитывает и насколько равномерно распределяется углерод во время экструзии. Плохая дисперсия приводит к тому, что щетинки разного размера от кончика к кончику и от партии к партии.

• PA6 является обычной отправной точкой: прочный, устойчивый к истиранию и легко загружаемый техническим углеродом, что снижает стоимость единицы продукции. Он также поглощает примерно два-три процента влаги при относительной влажности 50 процентов, что меняет как жесткость, так и сопротивление.
• PA610 и PA612 поглощают меньше влаги и лучше сохраняют допуск по диаметру, но стоят дороже.
• PA66 более жесткий и лучше противостоит нагреву, чем PA6, что имеет значение, когда щетки нагреваются или быстро работают.
• ПБТ впитывает очень мало влаги и устойчив ко многим химическим веществам, поэтому устойчивость остается близкой к спецификации как в сухих, так и во влажных помещениях.

Содержание углерода – это компромисс, на который стоит обратить внимание. Большее количество углерода снижает сопротивление, но делает щетину ломкой, увеличивает износ насадки и увеличивает количество сломанных нитей, остающихся на изделии. Полезный вопрос для поставщика заключается не в том, сколько углерода можно добавить, а в том, насколько мало его необходимо для поддержания целевого диапазона для всей производственной партии.

Нейлоновая нить для кистей PA6 для изготовления щетинок на заказ Нить щетки PA6 позволяет настраивать диаметр, форму и длину среза, а также имеет сертификаты SGS, ROHS и REACH; полезно при выборе геометрии рядом с целями сопротивления. Просмотреть продукт →

Жесткость, износ и скорость линии

Две щетки одного и того же класса сопротивления могут вести себя на одной машине совершенно по-разному. Диаметр щетины, свободная длина и плотность заполнения определяют контактное давление, а контактное давление определяет как эффективность очистки, так и образование заряда. Мягкая щетина толщиной 0,10 мм с обрезкой 20 мм слегка касается панели, удаляет мало пыли и генерирует небольшой заряд. Щетина 0,30 мм при обрезке 15 мм сильнее прижимается, лучше очищает и создает больше статического электричества, поэтому класс устойчивости и геометрию следует выбирать вместе.

На быстрых или горячих линиях жесткость и термостойкость становятся пределом. PA66 сохраняет больший модуль упругости при повышенной температуре и меньше деформируется, чем PA6, при непрерывных контактных работах, таких как очистка конвейера, обработка листов и станции удаления заусенцев. Когда один и тот же инструмент должен одновременно резать или полировать, абразивные нити комбинируются с чистящими щетинками, а не заменяют их, поскольку истирание генерирует больше заряда, чем легкое подметание.

Нейлоновая щеточная нить PA66 для работы с кистями при высоких температурах Нить PA66 характеризуется высокой прочностью, ударной вязкостью и химической стойкостью, что подходит для конвейерных щеток, щеток для удаления заусенцев и полировки, где важна жесткость при нагревании и влажности. Просмотреть продукт →

Влажность, чистые помещения и стабильность размеров

Сопротивление — это движущаяся цель во влажном воздухе. Нейлон, который зависит от поглощенной влаги, может несколько десятилетий колебаться между сухим зимним чистым помещением и влажным складом, что затрудняет удержание технологического окна. Углеродное волокно и волокно из нержавеющей стали менее чувствительны к влажности, чем антистатические добавки, но и то, и другое увеличивает стоимость и меняет ощущение щетины.

При работе в чистых помещениях и при точной сборке важны сразу три свойства: стабильное сопротивление, низкий уровень выделения частиц и низкий уровень газовыделения. PBT и PA612 являются распространенными ответами, поскольку они поглощают очень мало воды, сохраняют диаметр при длительных пробегах и выделяют меньше частиц, чем более мягкие нейлоны. Там, где загрязнение металла вызывает беспокойство, наполнители на основе углерода обычно предпочтительнее волокна из нержавеющей стали, даже если сталь обладает более низким сопротивлением.

Нейлоновая нить PBT для щеток для чистых помещений и промышленных щеток Нить ПБТ обеспечивает высокую термостойкость, жесткость и антистатические свойства, а также имеет сертификаты SGS, ROHS и REACH для прецизионных чистящих щеток, где важны стабильные размеры. Просмотреть продукт →

Детали конструкции, от которых зависит, будет ли работать щетка

В паспорте нити описывается только щетина. Готовая кисть добавляет ручку, метод привязки и оператор, и каждый из них может разорвать описанную ранее цепочку.

• Непрерывность заземления: измеряйте расстояние от кончиков щетины до заземления машины, а не от ручки. Проводящая ручка с изолирующим покрытием не выдерживает этого испытания.
• Крепление пучка: металлические скобы и наконечники обычно сохраняют путь, а эпоксидная заливка может изолировать пучок, если не используется проводящий сорт.
• Плотность заполнения и длина обрезки: они устанавливают контактное давление, которое одновременно контролирует очистку и образование заряда.
• Форма наконечника: наконечники с маркировкой или разъемные наконечники удерживают больше пыли, но обеспечивают меньший контакт, что снижает передачу заряда, за которую вы платите.
• Задержка щетины: незакрепленные нити на доске или пищевой линии являются более серьезной неисправностью, чем изменение значения сопротивления в течение полувека.
• Хранение: щетку, хранящуюся в заряженном пластиковом пакете, следует проверять перед попаданием в чувствительную зону.

Контрольный список закупок антистатических щеток

Покупатели, которые просят указать один номер, как правило, получают самую дешевую кисть, соответствующую этому номеру на бумаге. Эти шаги устраняют большую часть разрыва между техническими данными и рабочей линией.

1. Определите класс и диапазон, например, от 10^6 до 10^8 Ом на квадрат при относительной влажности 12 процентов вместо слов «антистатический».
2. Спросите, каким методом получено изображение, например, ASTM D257 или IEC 60093, и какая температура, влажность и время стабилизации использовались.
3. Установите лимит вариации партии; плюс-минус полдесятилетия на поставки — разумная отправная точка для составной нити.
4. Тестируйте образцы в своей среде в течение как минимум недели, включая самые сухие и влажные условия, с которыми сталкивается процесс.
5. Подтвердите документацию. Поставщики, экспортирующие в Европу, обычно предоставляют отчеты RoHS и SGS, а контакты с пищевыми продуктами или медицинскими услугами могут потребовать большего.
6. Проверьте путь заземления на готовой щетке, а не только на образце нити.
7. Запишите допуск на диаметр и удержание щетины в одной спецификации, потому что эти свойства обычно не работают вместе.

Антистатические щетки выходят из строя по скучным причинам: класс сопротивления, выбранный без метода испытаний, ручка, изолирующая пучок от земли, или нейлон, который смещается под воздействием непогоды. Ничто из этого не фиксируется словом «антистатик» на упаковке.

Работайте в обратном направлении от процесса. Решите, насколько быстро накапливается заряд и насколько чувствителен продукт, выберите класс удельного сопротивления, затем базовый полимер, а затем геометрию. Базовые полимеры, такие как PA6, PA66 и PBT, а также соединения на их основе, являются частью той цепочки, которую контролирует поставщик нитей, поэтому полезный разговор с поставщиком касается качества дисперсии, влагопоглощения, допуска партии и данных об истираемости, а не одного показателя сопротивления.