Kapton-värmare: etsade folieelement i polyimid

En Kapton-värmare kommer till sin rätt överallt där värme måste tillföras utan att någon märker av själva värmaren. Värmeelementet är en etsad metallfolie som förseglats mellan två tunna lager polyimidfilm, så den färdiga delen är bara 0,2 till 0,3 mm tjock och väger nästan ingenting. Den ligger plant mot en battericell, ett optikfäste, en waferhållare eller en instrumentvägg utan att bygga på höjden och utan att hålla kvar värme när strömmen brutits. Folien står för uppvärmningen medan filmen knappt lagrar någon energi, så delen når temperatur på några sekunder och följer en regulator tätt. Den snabbheten, tillsammans med polyimidens mycket låga avgasning, är skälet till att de här värmarna dyker upp så ofta inom vakuum-, halvledar-, medicin- och batteriarbete.

Sortimentet på den här sidan är vårt standardprogram: ett antal fasta storlekar, två effektnivåer och två baksidesalternativ, alla med 12 V DC. Det täcker de delar som de flesta tillämpningar behöver direkt från hyllan. När en standarddel inte räcker bygger vi i stället efter ritning, med andra former, högre effekttäthet, högre temperaturer och nätspänning. Finns din del i sortimentet beställer du den. Gör den inte det är sortimentet utgångspunkten för samtalet om den du faktiskt behöver.

Vad en Kapton-värmare egentligen är

Den arbetande delen är en etsad folieledare laminerad mellan skikt av polyimidfilm, materialet som de flesta känner under DuPonts varumärke Kapton; den färdiga delen kallas ofta för ett folieelement i polyimid. Konstruktionen är böjlig men inte elastisk. Värmaren trivs lindad runt en cylinder eller liggande på en plan yta eller en yta med enkel krökning, men den får aldrig tvingas mot en sammansatt eller sfärisk form, eller mot något som krymper och växer under den, eftersom foliekretsen till slut spricker där den sträcks. Kontinuerlig nedsänkning är en liknande varning: vatten tar sig in vid de laminerade kanterna med tiden, så allt som ska sänkas ned är värt att diskutera som en kundanpassad lösning snarare än en standardanvändning.

Kapton eller silikon?

Flexibla ytvärmare finns i två material, och de är egentligen inga konkurrenter. Kapton är tunt, snabbt, lätt och silikonfritt, men foliekretsen är ömtålig och tål ingen sammansatt krökning. Silikongummi är tjockare och långsammare att reagera, men det tål den hantering som en verkstad eller en fatlindning innebär. Tabellen jämför dem på de punkter som avgör ett jobb snarare än de som fyller en broschyr.

Kapton (polyimid) Silikon, trådlindad Silikon, etsad folie
Kontinuerlig temperatur −40 till +200 °C −60 till +250 °C −60 till +200 °C
Kontinuerlig temp, självhäftande −40 till +180 °C – –
Tjocklek / bygghöjd 0,2 till 0,3 mm 1,1 till 3 mm 0,8 till 1,5 mm
Största enkelark upp till 285 × 550 mm 940 × 3000 mm 595 × 2500 mm
Max effekttäthet 0,8 W/cm² i fri luft cirka 0,8 W/cm² cirka 0,8 W/cm²
Termisk massa och respons Lägst, snabbast Högre, långsammare Medel
Mekanisk hantering Ömtålig, endast enkel krökning Tålig Tålig
Vakuum, låg avgasning Ja, lågt CVCM Nej Nej
Silikonfri Ja Nej Nej
UL- och VDE-versioner Ej tillgängligt Tillgängligt Tillgängligt

Silikonvärdena ovan är typiska för materialklassen; se sidan silikonvärmare för exakta specifikationer.

Om värmaren ska försvinna in i en sammanställning, reagera snabbt, arbeta i vakuum eller hållas borta från en silikonkänslig process som lackförberedelse eller optik är Kapton rätt val. För fat, IBC-behållare, gasflaskor eller något som utsätts för hård hantering är en silikonvärmare det bättre verktyget, och många konstruktioner använder en av varje: polyimid på den känsliga delen, silikon på själva kärlet.

Hur mycket värme den tål

Effekttäthet, eller ytbelastning, är talet som avgör om ett folieelement i polyimid håller. Standardsortimentet här stannar vid 0,6 W/cm², och 0,8 W/cm² i fri luft är det rekommenderade taket för varje flexibel värmare, oavsett Kapton eller silikon. Du kan gå högre, men bara när värmen har någonstans att ta vägen. Limmad mot en metallplatta och styrd av en snabb regulator kan en kundanpassad värmare nå 2 till 3 W/cm². Detaljen som lurar många är att en termostat läser temperaturen på själva folien, inte på det du värmer, så en dåligt limmad värmare visar regulatorn ett lågt värde medan elementet i tysthet kokar bort sig självt. Hög ytbelastning utan en värmeväg är det vanliga sättet de här delarna går sönder på.

Montering och temperatur

Själva filmen klarar −40 till +200 °C, men hur du fäster värmaren sätter den verkliga gränsen. Den självhäftande baksidan, ett lågavgasande tryckkänsligt lim, håller till omkring 180 °C och täcker de flesta monteringsjobb. Den släta, icke-självhäftande versionen används upp till 200 °C, hållen mot ytan av en klämma; för den, och för varje kundanpassad version för högre temperatur, kläms värmaren mellan metallplattor med ett tunt silikonmellanlägg, omkring en halv millimeter, för att fördela klämtrycket och skydda den etsade kretsen från att krossas. Koppar- eller aluminiumplätering och limfri helpolyimidkonstruktion skjuter arbetstemperaturen mot 260 °C, och båda hör till kundanpassat.

Vakuum och låg avgasning

Låg avgasning är egenskapen som säljer in ett folieelement i polyimid i de renaste jobben, så det är värt att ange i siffror snarare än adjektiv. Testad enligt ASTM E595 ger den självhäftande konstruktionen ett kondenserbart flyktigt material (CVCM) på 0,02 procent, en total massförlust (TML) på 1,54 procent och en återupptagen vattenånga på 0,64 procent. Talet som avgör om en värmare lämnar en hinna på ytorna runt omkring är det kondenserbara materialet, och 0,02 procent ligger väl inom den gräns på 0,10 procent som används för att bedöma det, vilket gör standarddelen till ett gott val för vakuumkammare, halvledarutrustning och andra rena processer. Total massförlust är den strängare gallringen: vid 1,54 procent ligger den över gränsen på 1,0 procent som flygkvalificerat rymdarbete kräver, så för satellit- och rymdtillämpningar specificerar vi en kundanpassad konstruktion med låg TML i stället för standarddelen.

Vad som krävs för att driva en

Det här är komponentvärmare för 12 V DC, inte apparater du sätter i ett vägguttag. För att få en i arbete behöver du en likspänningskälla anpassad till lasten och en termostat eller regulator med en givare. Strömförsörjningen betyder mer än den först verkar: 45 W-delen drar 3,75 A, och den strömmen bestämmer både nätaggregatets märkning och kabelarean. Styrningen betyder något eftersom en ren resistiv värmare inte reglerar något på egen hand och slår över om den lämnas åt sig själv. Avvägningen är värd det, för 12 V är klenspänning (SELV), vilket innebär att värmaren inte medför någon risk för elstöt och inte behöver något elgodkännande på själva elementet, och det är just därför folieelement i polyimid är betrodda i våta, laboratorie- och medicinmiljöer. Behöver du en version för nätspänning på 115 eller 230 V är det en kundanpassad lösning.

När standardsortimentet inte räcker

Standardprogrammet täcker 12 V upp till 0,6 W/cm². Bortom det konstruerar vi delen efter behov. Det omfattar högre ytbelastning på 2 till 3 W/cm² med värmevägen inbyggd, högre temperaturer mot 260 °C med pläterad eller helpolyimidkonstruktion, nätspänning, former med hål, urtag och slitsar, samt givare eller termostater inbyggda i själva värmaren. Om något av det beskriver ditt jobb, berätta vad du behöver så offererar vi det.

Var de används

Typiska jobb omfattar uppvärmning av batterier i elfordon och utrustning, halvledar- och waferhantering, medicinteknik och diagnostik, optik- och displaymoduler, laboratorieinstrument, telekomkapslingar, kondens- och avfrostningsuppgifter samt rymd-, satellit- och vakuumsystem. Den röda tråden i dem alla är en känslig komponent, ett trångt utrymme eller en process som inte tål föroreningar, fallen där en tunn, snabb och ren folievärmare slår en tyngre. För större eller tåligare värmeytor, som fat, IBC-behållare och gasflaskor, är våra silikonvärmare en bättre utgångspunkt.