Poliimmide Kapton®

Lavorazione del Kapton® utilizzando la tecnologia DLMP® (Digital Laser Material Processing - lavorazione dei materiali mediante laser digitale)

Kapton® è il marchio delle pellicole in poliimmide DuPont™. Le pellicole in poliimmide sono generalmente polimeri termoindurenti sintetizzati polimerizzando una dianidride aromatica e una diammina aromatica. Le pellicole di Kapton mostrano una buona resistenza chimica e una resistenza dielettrica elevata, nonché eccellenti proprietà meccaniche. Queste qualità volute si mantengono in un ampio intervallo di temperature. Tali pellicole possono essere riempite, metallizzate e rivestite di adesivo, aumentandone l'utilità in più settori e applicazioni. Le pellicole in poliimmide non trattate di solito hanno un colore giallo.

Nomi correlati

  • Pellicola in poliimmide
  • Kapton® HN– pellicola completamente in poliimmide con un opportuno equilibrio di proprietà fisiche, chimiche ed elettriche in un ampio intervallo di temperature e, soprattutto, a temperature molto elevate
  • Kapton® FN– di grado termosigillante, creata dalla combinazione di Kapton® HN e resina fluorocarbonica FEP DuPont™ Teflon®
  • Kapton® HPP-ST– stesso poliimmide dell'HN con stabilità dimensionale e caratteristiche di adesione superiori in un ampio intervallo di temperature

Nomi chimici

poli(4,4' – ossidifenilene-piromellitimide)

Fabbricanti

DuPont™

Kapton® e tecnologia DLMP®

La chimica termoindurente e la resistenza a temperature elevate rendono il Kapton altamente compatibile con la tecnologia DLMP. Le sezioni che seguono illustrano in dettaglio il modo in cui ognuna di queste proprietà del Kapton influisce sui risultati della DLMP.

Gli effetti più utili dell'energia laser con il Kapton sono l'ablazione e la modifica del materiale. Ciascuno di tali processi viene descritto nella rispettiva sezione a seguire.

White paper sulla lavorazione di materiali laser

Galleria

Taglio laser del Kapton® per stencil di prototipi SMT
Marcatura laser del Kapton® con numero di parte
Taglio laser del Kapton® in forma quadrata e marcatura della superficie con il numero di serie
Taglio laser del Kapton® in forme e disegni
Taglio laser del Kapton® in isolanti elettrici
Taglio laser del Kapton® in protezioni termiche per cablaggi elettrici
Taglio laser del Kapton® in isolanti per circuiti stampati

Ablazione del materiale

L'ablazione di materiale è un processo fisico che asporta il materiale. Il materiale viene asportato completamente dalla parte superiore a quella inferiore della superficie o parzialmente dalla parte superiore del materiale fino a una profondità specificata.

Le poliimmidi sono eccellenti assorbitori di energia laser a CO2 (lunghezza d'onda=10,6 μm). Quando il polimero assorbe l'energia laser, converte rapidamente l'energia ottica in vibrazioni molecolari (calore). Un calore sufficiente provoca una rapida decomposizione chimica e la carbonizzazione. Il materiale che si trova direttamente sul percorso del laser viene ablato in vapore e particelle sottili. Il materiale appena all'esterno del punto o del percorso del laser condurrà un po' di calore, ma non in quantità sufficiente alla combustione e ablazione complete e accurate. Quest'area di effetto termico viene spesso indicata come zona influenzata dal calore o HAZ. L'HAZ delle pellicole in poliimmide sarà nera e carbonizzata. Potrà mostrare anche un leggerissimo residuo. Il modo migliore per rimuovere questo annerimento e il residuo è l'immersione della pellicola in un bagno a ultrasuoni con un solvente comune, come il metanolo. In alternativa, il materiale può essere pulito con un tampone imbevuto di solvente.

Taglio laser

Il taglio laser è l'asportazione e separazione complete del materiale dalla superficie superiore a quella inferiore lungo un percorso designato.

Le pellicole in poliimmide come il Kapton sono facili da tagliare con la tecnologia DLMP. I bordi risultanti dal taglio laser mostreranno una striscia molto sottile di materiale e residui anneriti sul bordo di taglio. In generale, l'annerimento e la generazione di residui sono proporzionali allo spessore del materiale e inversamente proporzionali al wattaggio del laser. La maggior parte, se non tutto, il materiale decomposto sul bordo di taglio può essere rimosso con una combinazione di solvente e bagno a ultrasuoni o tampone.

Il taglio laser della pellicola in poliimmide Kapton è mostrato nell'esempio con un quadrato fessurato e fori rotondi. La capacità di base illustrata può essere estesa praticamente a qualsiasi forma, perfino complessa e a tagli molto ravvicinati.

Taglio laser del Kapton® per stencil di prototipi SMT
Kapton tagliato a laser utilizzato per stencil di prototipi SMT

Modifica del materiale

Quando si usa la tecnologia DLMP per il taglio del materiale, viene applicata un'energia sufficiente a vaporizzare tutto il materiale direttamente sul percorso del laser. Ciò lascia un residuo scuro causato dalla decomposizione chimica, come detto in precedenza. Riducendo la potenza laser, la pellicola in poliimmide può essere scurita senza una rimozione sostanziale di materiale. Si tratta di un tipo di modifica del materiale ed è utile per la marcatura laser dei prodotti in Kapton.

Marcatura laser

Quando l'energia laser viene usata per produrre un'identificazione o delle informazioni leggibili da persone e/o macchine su un materiale, quale un codice a barre, data/codice lotto, numero di serie o numero parte, il processo viene considerato marcatura laser. La marcatura laser della pellicola in poliimmide produrrà un segno grigio una volta eliminato l'annerimento in eccesso.

Marcatura laser del Kapton® con numero di parte
Un numero di parte marcato su pellicola in poliimmide Kapton.

Processo combinato

È possibile applicare processi multipli al legno senza dover spostare o fissare nuovamente il materiale. L'esempio mostra come sia possibile combinare i processi per tagliare forme quadrate e rotonde, incidere caratteri e texture e marcare dettagli sottili con legno di ciliegio in un'unica fase di produzione usando la tecnologia DUMP (Digital Laser Material Processing - lavorazione digitale di materiali mediante laser).

Taglio laser del Kapton® in forma quadrata e marcatura della superficie con il numero di serie
Un processo laser combinato che mostra la marcatura della superficie e il taglio utilizzando una pellicola di Kapton da 0,127 mm (5 Mil).

Considerazioni su ambiente, salute e sicurezza

Le interazioni tra laser e materiale creano quasi sempre effluente gassoso e/o particolato. La lavorazione di Kapton completamente poliimmidico (Cirlex®, tipo H) con un laser a CO2 genera soprattutto vapori contenenti monossido di carbonio, con quantità in tracce di carbonile, nitrile e gruppi alchilici. Il residuo nero solido depositato durante il taglio e la marcatura è plausibilmente generato dalla carbonizzazione completa del polimero. Il materiale di scarto della lavorazione della pellicola in poliimmide Kapton deve essere convogliato verso l'esterno. Oppure, è possibile trattarlo prima con un sistema di filtrazione e poi convogliarlo verso un ambiente esterno. Le poliimmidi non sono soggette a combustione immediata. Tuttavia, la lavorazione laser deve essere sempre supervisionata.