Polyimide verwarmingsfolie (Kapton): folie-verwarmingselementen met geëtste folie

Een Kapton-verwarmingsfolie is een geëtste metaalfolie, ingesloten tussen twee dunne lagen polyimidefilm, zodat het uiteindelijke onderdeel slechts 0,2 tot 0,3 mm dik is en vrijwel niets weegt. Het ligt vlak tegen een batterijcel, een optische houder, een waferchuck of een instrumentwand zonder bouwhoogte toe te voegen en zonder warmte vast te houden zodra de stroom eraf is. De folie verwarmt en de film slaat nauwelijks energie op, waardoor het onderdeel snel opwarmt en een regelaar nauwkeurig volgt. Die snelle respons, samen met de zeer lage uitgassing van polyimide, verklaart waarom deze elementen zo vaak opduiken in vacuüm-, halfgeleider-, medische en batterijtoepassingen.

Het programma op deze pagina is ons standaardassortiment, allemaal op 12 V DC: een rechthoekige Kapton-verwarmingsfolie in zeven maten van 25 × 50 tot 75 × 100 mm, en een ronde Kapton-verwarmingsfolie in Ø50 en Ø75 mm. Elke maat is er in twee vermogensniveaus, tot 45 W, en met zelfklevende of niet-klevende achterzijde, en de standaardonderdelen worden verkocht vanaf 5 stuks per variant. Wanneer een standaardonderdeel niet voldoet, bouwen we op tekening, met andere vormen, hogere vermogensdichtheid, hogere temperaturen en netspanning. Staat uw onderdeel in het assortiment, bestel het dan. Zo niet, dan is het assortiment het startpunt voor het gesprek over het onderdeel dat u werkelijk nodig hebt.

Wat een Kapton-verwarmingsfolie precies is

Het werkende deel is een geëtst folie-weerstandsspoor, gelamineerd tussen vellen polyimidefilm, het materiaal dat de meesten kennen onder DuPont's merknaam Kapton; het afgewerkte onderdeel wordt ook wel polyimide verwarmingsfolie of dunnefilmverwarming genoemd, en in de handel vindt u ze ook als Kapton-verwarmingsmatten of simpelweg flexibele verwarmingselementen. Die opbouw is flexibel maar niet elastisch. Het element laat zich prima om een cilinder wikkelen of op een vlak of enkelvoudig gekromd oppervlak leggen, maar mag nooit op een samengestelde of bolvormige vorm worden geforceerd, of op iets dat eronder uitzet en krimpt, omdat het foliecircuit uiteindelijk scheurt waar het wordt opgerekt. Continue onderdompeling vraagt om dezelfde voorzichtigheid: vocht dringt na verloop van tijd binnen langs de gelamineerde randen, dus alles wat ondergedompeld wordt, bespreekt u beter als maatwerk dan dat u het als standaardtoepassing behandelt.

Kapton of silicone?

Flexibele oppervlakteverwarmers bestaan in twee materialen, en het zijn niet echt concurrenten. Als leverancier van beide hebben we geen reden om de een boven de ander aan te prijzen. Kapton is dun, snel, licht en siliconenvrij, maar het foliecircuit is kwetsbaar en verdraagt geen samengestelde kromming. Siliconenrubber is dikker en trager in respons, maar incasseert de behandeling die een werkplaats of een vatomwikkeling met zich meebrengt. De tabel vergelijkt ze op de punten die een toepassing bepalen, niet op de punten die een brochure vullen.

Kapton (polyimide) Silicone, draadgewonden Silicone, geëtste folie
Continue temperatuur −40 tot +200 °C −60 tot +250 °C −60 tot +200 °C
Zelfklevende uitvoering −40 tot +180 °C −30 tot +180 °C Op aanvraag
Dikte / bouwhoogte 0,2 tot 0,3 mm 1,1 tot 3 mm 0,8 tot 1,5 mm
Grootste enkel vel 285 × 550 mm 940 × 3000 mm 595 × 2500 mm
Max. vermogensdichtheid 0,8 W/cm² in vrije lucht ca. 0,8 W/cm² ca. 0,8 W/cm²
Thermische massa en respons Laagst, snelst Hoger, trager Gemiddeld
Mechanische belastbaarheid Kwetsbaar, alleen enkelvoudige kromming Robuust Robuust
Geschikt voor serieproductie Ja Minder geschikt Ja
Vacuüm, lage uitgassing Ja, lage CVCM Nee Nee
Siliconenvrij Ja Nee Nee
UL- en VDE-uitvoeringen Niet beschikbaar Beschikbaar Beschikbaar

De vermelde waarden zijn gebaseerd op onze verwarmingsspecificaties en op typische waarden voor de betreffende constructies.

Als de verwarming in een samenstelling moet wegvallen, snel moet reageren, onder vacuüm moet werken of uit de buurt moet blijven van een siliconengevoelig proces zoals spuitwerk of optica, dan is Kapton de juiste keuze. Voor vaten, IBC's, gasflessen of alles wat ruw gebruik moet doorstaan is een siliconen verwarmingselement het betere gereedschap, en veel constructies gebruiken er één van elk: polyimide op het gevoelige onderdeel, silicone op het bulkvat.

Hoeveel warmte het aankan

Vermogensdichtheid, of oppervlaktebelasting, is het getal dat bepaalt of een polyimide verwarmingsfolie standhoudt. Het standaardassortiment hier stopt bij 0,6 W/cm², en 0,8 W/cm² in vrije lucht is het aanbevolen plafond voor elke flexibele verwarming, of het nu Kapton of silicone is. Hoger kan, maar alleen wanneer de warmte ergens heen kan. Verlijmd op een metalen plaat en aangestuurd door een snelle regelaar haalt een maatwerkelement 2 tot 3 W/cm². Het detail waar men over struikelt, is waar de sensor zit. Zit die op het te verwarmen onderdeel in plaats van op de verwarming, dan kan een slecht verlijmd element veel heter worden dan de regelaar aangeeft, en stookt het element zichzelf stilletjes gaar. Hoge oppervlaktebelasting zonder warmteafvoer is de gebruikelijke manier waarop deze onderdelen het begeven.

Montage en temperatuur

De film zelf werkt van −40 tot +200 °C, maar hoe u de verwarming bevestigt, bepaalt de werkelijke grens. De zelfklevende achterzijde, een uitgasarme drukgevoelige lijm, is goed tot ongeveer 180 °C en dekt de meeste montagesituaties. De gladde, niet-klevende uitvoering wordt gebruikt tot 200 °C, met een klem tegen het oppervlak gehouden; daarvoor, en voor elk maatwerk bij hogere temperatuur, wordt de verwarming tussen metalen platen geklemd met een dunne siliconenbuffer van ongeveer een halve millimeter, om de klemkracht te verdelen en te voorkomen dat het geëtste circuit wordt platgedrukt. Koper- of aluminiumbeplating en lijmloze, volledig uit polyimide opgebouwde uitvoeringen brengen de werktemperatuur richting 260 °C, en beide zijn maatwerk.

Vacuüm en lage uitgassing

Lage uitgassing is de eigenschap waarmee een polyimide verwarmingsfolie de schoonste toepassingen binnenkomt, dus die verdient cijfers in plaats van bijvoeglijke naamwoorden. Getest volgens ASTM E595 levert de zelfklevende uitvoering een hoeveelheid condenseerbaar materiaal (CVCM) van 0,02 procent, een totaal massaverlies (TML) van 1,54 procent en een wateropname (WVR) van 0,64 procent. Het cijfer dat bepaalt of een verwarming een laagje achterlaat op de omringende oppervlakken, is het condenseerbare materiaal, en 0,02 procent ligt ruim binnen de grens van 0,10 procent die daarvoor wordt gehanteerd, wat het standaardonderdeel een verstandige keuze maakt voor vacuümkamers, halfgeleidergereedschap en andere schone processen. Het totale massaverlies is de strengere maatstaf: met 1,54 procent ligt het boven de grens van 1,0 procent die vluchtgekwalificeerd ruimtevaartwerk vraagt, dus voor satelliet- en ruimtetoepassingen specificeren we een maatwerkuitvoering met lage TML in plaats van het standaardonderdeel.

Wat er nodig is om er een te laten werken

Dit zijn 12 V DC-componentverwarmers, geen apparaten die u in het stopcontact steekt. Om er een in te zetten hebt u een op de belasting afgestemde DC-voeding nodig en een thermostaat of regelaar met sensor. De voeding telt zwaarder dan ze op het eerste gezicht lijkt: het onderdeel van 45 W trekt 3,75 A, en die stroom bepaalt zowel het vermogen van de voeding als de aderdoorsnede van de bedrading. De regeling telt omdat een kale weerstandsverwarmer zichzelf niet regelt en doorschiet als hij aan zichzelf wordt overgelaten. De afweging is het waard, want 12 V is veiligheidslaagspanning (SELV), wat het schokgevaar ver onder dat van een verwarming op netspanning houdt en een van de redenen is waarom polyimide verwarmingsfolie zo breed wordt ingezet in laboratorium- en medische apparatuur. Hebt u een uitvoering op netspanning van 115 of 230 V nodig, dan is dat maatwerk.

Kapton-verwarmingsfolie op maat: wanneer het standaardassortiment niet volstaat

Het standaardprogramma dekt 12 V tot 0,6 W/cm². Daarboven ontwerpen we het onderdeel op maat. Dat omvat een hogere oppervlaktebelasting van 2 tot 3 W/cm² met de warmteafvoer ingerekend, hogere temperaturen richting 260 °C met beplate of volledig uit polyimide opgebouwde uitvoering, netspanning, vormen met gaten, uitsparingen en sleuven, en sensoren of thermostaten die in de verwarming zelf zijn geïntegreerd. Past iets daarvan bij uw toepassing, vertel ons dan wat u nodig hebt en we maken een offerte voor een Kapton-verwarmingsfolie op maat, gebouwd volgens uw tekening.

Waar ze worden toegepast

Typisch werk omvat het verwarmen van batterijen in elektrische voertuigen en apparatuur, halfgeleider- en waferbehandeling, medische apparatuur en diagnostiek, optica- en displaymodules, laboratoriuminstrumenten, telecombehuizingen, anticondensatie- en ontdooitaken, en lucht- en ruimtevaart-, satelliet- en vacuümsystemen. De rode draad in al die gevallen is een gevoelig onderdeel, een krappe ruimte of een proces dat geen verontreiniging verdraagt, de situaties waarin een dun, snel en schoon folie-element het wint van een zwaarder alternatief. Voor grotere of robuustere te verwarmen oppervlakken, zoals vaten, IBC's en gasflessen, vormen onze siliconen verwarmingselementen het betere startpunt.

Kapton-verwarmingsfolie FAQ

Wat is een Kapton-verwarmingsfolie?
+
Het is een dunne, flexibele verwarming gemaakt van een geëtste metaalfolie, ingesloten in polyimidefilm, het materiaal dat vaak met de merknaam Kapton wordt aangeduid. Het hele onderdeel is slechts 0,2 tot 0,3 mm dik, warmt snel op en gast zeer weinig uit, waardoor het geschikt is voor batterijen, vacuümkamers, medische en laboratoriumapparatuur en andere plaatsen waar een omvangrijke verwarming in de weg zou zitten.
Hoeveel vermogensdichtheid kan een polyimide verwarmingsfolie aan?
+
Het standaardassortiment hier gaat tot 0,6 W/cm², en 0,8 W/cm² in vrije lucht is het verstandige plafond voor elke flexibele verwarming. Hogere waarden, in de orde van 2 tot 3 W/cm², zijn alleen veilig wanneer de verwarming op een metalen warmteafvoer is verlijmd en door een snelle regelaar wordt aangestuurd, en dat is maatwerk in plaats van een standaardonderdeel.
Kan ik een Kapton-verwarmingsfolie op netspanning gebruiken?
+
De standaardonderdelen zijn 12 V DC, dus ze hebben een DC-voeding en een regelaar nodig en kunnen niet rechtstreeks op het net worden aangesloten. We bouwen wel uitvoeringen op netspanning van 115 of 230 V als maatwerk, dus vraag ernaar als uw toepassing dat nodig heeft.
Zijn Kapton-verwarmingsfolies veilig in vacuüm?
+
Ze worden veel in vacuüm gebruikt, en de cijfers laten zien waarom. Getest volgens ASTM E595 geeft de zelfklevende uitvoering een hoeveelheid condenseerbaar materiaal (CVCM) van 0,02 procent, ruim binnen de grens van 0,10 procent die bepaalt hoeveel een materiaal nabije oppervlakken verontreinigt, wat binnen een kamer of schoon gereedschap telt. Het totale massaverlies is 1,54 procent; voor de strengste ruimtevaartkeuring, die een totaal massaverlies onder 1 procent vraagt, bouwen we een maatwerkuitvoering met lage TML.
Wat is het verschil tussen een Kapton-verwarmingsfolie en een siliconen verwarmingselement?
+
Kapton is veel dunner, lichter en sneller in respons, het is siliconenvrij en werkt in vacuüm, maar de folie is kwetsbaar en verdraagt alleen vlakke of enkelvoudig gekromde oppervlakken. Silicone is dikker en trager maar veel robuuster en beter voor vaten, IBC's en grote oppervlakken. Veel constructies gebruiken een Kapton-element op het gevoelige onderdeel en een siliconen element op het bulkvat.
Moet ik kiezen voor zelfklevend of glad?
+
De zelfklevende uitvoering heeft een uitgasarme drukgevoelige lijm op de achterzijde en is goed tot ongeveer 180 °C, wat de meeste montagesituaties dekt. Kies de gladde, niet-klevende uitvoering wanneer het oppervlak heter wordt, tot 200 °C en geklemd, of wanneer u het met uw eigen methode wilt verlijmen.