Juhtiva mika pulbri tooraine töötlemine ja täielik tootmisprotsess ostjatele

Tavaline looduslik mika on isoleeriv kihiline mineraal, mis ei suuda juhtida elektrit ega vastu seisuva laengu tekkele. Juhtiv mika-pulber on komposiitne funktsionaalne täiteaine, mille valmistamiseks kuumutatakse puhtad mikatihedad ühtlaselt vastupidavast juhtivast metalloksiidikihist. See ühendab mikas olemasolevaid loomulikke eeliseid – kõrge temperatuuritakistus, keemiline inertseus, kihtkujuline ekraanmõju ja väike tihedus – usaldusväärsete püsivate antistaatiliste ja juhtivate omadustega. Selle võrdlemisel süsinikmusta, grafiidiga või puhtade metallide juhtivate pulbritega tagab juhtiv mikapulber sujuvama jaotumise, väiksema õlitsuse, stabiilse värvi ja parema ilmastikukindluse, mistõttu seda kasutatakse laialdaselt antistaatilistes plastkorpustes, elektromagnetilise ekraanimisega kattematerjalides, juhtivas trükinkas, korrosioonikaitse aluskoorikus, elektroonilistes liimides ja kummist antistaatilistes lisades.

Kõrgkvaliteedilise juhtiva mika valmistamine algab kvaliteetsest mikarohumaterjalist. Enamik tootjaid valib alusmaterjalina kõrgpuhastuslikku mukoviit-mikat, kuna sellel on heledavalge toon ja terviklik lehterstruktuur; tumedat flogopiit-mikat kasutatakse ainult kohandatud kõrgtemperatuuripidavate koostiste puhul. Rohumika sisaldab segatud lisandeid, nagu kvarts, peldspaat, rauaoksiid ja savi, mis teevad juhtivas kihis tühja kohti ja põhjustavad juhtivuse ebakorrapärasust, kui neid ei eemaldata täielikult. Tootmisettevõtted läbivad rohumika esmalt automaatsed magnetseparatorid ja gravitatsioonilised sortimisseadmed, et eemaldada metall- ja mineraallisandid täielikult.

Pärast segude eraldamist läbivad puhtad mika tükkide kuumutamine madalas temperatuuris (750–950 °C) pöörlevates ahjudes. Kuumutamine eemaldab seotud kristallvee, pinnale kogunenud orgaanilise mustuse ja mika kihtide vahel kinni jäänud jälgkogustes lahustuvaid soolasid. See etapp teeb mika lehe pinnast veidi rugulat, mis suurendab oluliselt mika aluskihi ja juhtiva kattekihi vahelist haardumist. Kui mika ei kuumutata, tekib katte peal kõrvalelangevus, kui seda segatakse polümeeriga, värvilahustiga või plastmassa sulami, mis viib hiljem kiiresti antistaatilise toimimise kaotamiseni. Seejärel siseneb kuumutatud mika õhuvoolu purustusmasinatesse, kus suured tükid jagatakse erineva osakeste suurusega lehtrikujulisteks pulbritükkideks (10 μm, 30 μm, 50 μm, 80 μm). Õhuvoolu purustamine säilitab mika täieliku tasase lehe kuju ilma liialt väikesteks tükkideks purustamata, mis on oluline materjali ekraanifunktsiooni ja takistusfunktsiooni säilitamiseks. Mitmekihilised vibreerivad sõelad klassifitseerivad pulbri osakeste suuruse järgi ning liiga suured osakesed tagastatakse uuesti purustamisele, et tagada ühtlane alusmika osakeste jaotus.

Keemiline kate reageerib lõpliku pulbri juhtivuse määramisele ning kõik toimingud toimuvad pideva temperatuuri all ja õrnas segamisel, et tagada ühtlane kate. Tänapäevases juhtiva kate süsteemis kasutatakse tina-antimooni komposiitoksiidi, mis moodustab pärast kõrgtemperatuurilist põletamist läbipaistva ja pika elueaga juhtiva kihi, mille takistus on väiksem ja välistingimustes vastupidavus palju suurem kui üksikult tinaoksiidil või kallil hõbekaatel.

Töötajad valmistavad esmalt ette kaks eraldi vedelat materjali: juhtiva metallisoolalahuse ja mikasuspensiooni. Stanni(IV)kloriidi ja antimoonikloriidi lahustatakse puhastatud deioniseeritud vees, et moodustada segatud juhtivate ioonide lahus, millele lisatakse väikeseid pH-regulaatoreid ioonide aktiivsuse stabiilsuse tagamiseks ja varase sadestumise vältimiseks. Samal ajal valatakse klassifitseeritud puhas mika pulber suurtesse reaktoritankidesse, mis on täidetud deioniseeritud veega; keskmise kiirusega segurid segavad pidevalt, et täielikult hajutada mika lehed ja eemaldada osakeste kokkukleepumine. Kokkukleepunud mika lehed ei saa ühtlast juhtivat kihti, mis loob lõplikus tootes mittejuhtivaid nõrgkohti. Tanki temperatuur on fikseeritud 55–75 °C vahemikus, et aeglustada sadestumiskiirust ja võimaldada ühtlast kihi kasvu igal mika lehel.

Juhtivat soolalahustit ja alkaalset neutralisaatorit lisatakse mika suspensiooni tilkhaaval 2–3 tunni jooksul sobivas püsivas voolukiiruses. Aeglane tilkumine võimaldab väikeste metallioksiidikristallide ühtlaselt sadeneda iga mika lehe mõlemale poole, mitte moodustada iseseisvaid lahtiseid oksiidiosakesi, mis ujuvad vees. Pärast koosadumisreaktsiooni lõppemist lastakse segu seista loomuliku settimise jaoks, et eraldada kattega mika tahked osakesed üleliigse soolajäägi sisaldavast jäätmetevedelikust.

Kattega mika sett on jäänud järele kloriidioonid, reageerimata metallisoolad ja reaktsioonist pärinev alkaalne jäätmevedelik. Kui need saasteained jäävad alles, põhjustavad nad värvimuutusi (kollasus), keemilist korrosiooni ja takistuse kõikumisi, kui materjali segatakse kattematerjalidesse või plasttoodetesse, ning nõrgendavad valmisoodete soolapihustuskindlust. Seetõttu on korduv deioniseeritud veega pesemine ja rõhufiltratsioon kohustuslik.

Filtraatsioonpressid eraldavad tahke mika filtrikooki suspensioonist ja pidev puhta vee ringlus pesab kooki korduvalt, kuni väljuv heitvesi saavutab neutraalse pH ja kloriidioonid ei ole enam tuvastatavad. Iga puhastusetsükkel eemaldab lahustuvad lisandid, mis on kinni tugevas juhtivas oksiidkihis. Täielikult puhastatud filtrikookid saadetakse vaakumkuivatusahjusse 110–170 °C juures dehüdratsiooniks. Vaakumkuivatus takistab kohalikku ülekuumenemist, mis võib kahjustada uut juhtivat katet, ning eemaldab kogu vabad vee ilma mika lehtede struktuuri purunemata. Kuivatamise järel muutub materjal lahtiste eelkattega mika aglomereerunud plokkideks.

Kuivatatud ja kilega kaetud mika plokid peavad läbima reguleeritud kõrgtemperatuurilise põletamise, et muuta lahtised amorfsete metallioksiidide sademed tihedaks kristalliliseks juhtivaks võrgustikuks. Pöörlevad põletusahjud säilitavad stabiilselt temperatuurivahemikku 480–680 °C, kus materjalid pöörlevad aeglaselt sees 1,2–3 tundi piisava õhuvahetuse tingimustes.

Põletamise ajal korralduvad tina- ja antimoonioksiidi mikrokristallid uuesti ja ühenduvad tugevalt, moodustades pideva juhtiva kihi, mis katab terve mika pinnat. Selle kristalliseerumisetapi vahele jätmine toob kaasa habras, lihtsalt kriimutatava kile, mis laguneb hõõrdumisel või lahustiga kokkupuutel, mistõttu kaotab pulber kiiresti oma juhtivuse. Ahju temperatuuri tuleb rangelt reguleerida: ülekuumenemine teeb mika lehed rabedaks ja puruneks, samas kui liiga madal temperatuur viib ebapiisava kristallide moodustumiseni ja liialt kõrgele takistusele. Põletamise järel jahutatakse materjalid loomulikult toatemperatuuril, et vältida termilist šokki, mis võiks kahjustada integreeritud juhtivat kilt.

Jahutatud põletatud juhtivad mikakülgised massid töödeldakse väikese intensiivsusega õhuvoolu hajutajatega. Erinevalt toor-mika harshast mahlutamisest purustab see etapp ainult kuivatamise ja põletamise ajal tekkinud pehmed aglomeraadid, säilitades täielikult terve pinnase juhtiva kihi ja lehtelise mikakuju. Mitmastaadilised täpsussõestid eraldavad materjali erinevatesse osakeste suuruste klassidesse vastavalt kliendi tellimustele ning eemaldavad kõvad, mittehajutatud aglomeraadid, mis ei lähe läbi hajutamistestid.

Iga lõpetatud partii läbib täieliku laboriuuringu enne tarnimist. Põhiline kontrollitavate näitajate hulka kuuluvad ruumilise takistuse väärtus (juhtivuse peamise näitaja), osakeste suuruse jaotus, valgevus, õliabsorptsioon, kuumakindlus, raskmetallide sisaldus (RoHS-nõuetele vastavus) ja soolamistes stabiilsus. Tehnikud kasutavad mikroskoopilist vaatlust kaetuse ühtlase jaotuse kontrollimiseks ning kinnitamaks, et mika pinnal ei ole juhtivat kihti puuduvaid laiguvalt avatud aladeid. Partiid, mis ei vasta ühelegi testinäitajale, töödeldakse uuesti pesemise ja põletamisega ning neid ei saadeta klientidele. Ainult täielikult kvalifitseeritud juhtiv mika pulber liigub edasi pakendamise etappi.

Kvalifitseeritud juhtiv mikapulber pakendatakse automaatselt 25 kg koopasäkkidesse, mille sisemine kiht on niiskuskindel ja antistaatiline plastfilm; suurte tööstuslike tellimuste jaoks pakutakse tonnisid. Antistaatilised sisemised kihtidest põhjustatud pulbri kleepumist takistab elektrostaatilise laengu tekkimine ning takistab niiskuse imendumist pikamaaste transpordi ja ladustamise ajal. Välisepakendil on selgelt märgitud osakeste suurus, takistusparameetrid, partii number, tootmiskuupäev ja ladustamise soovitused. Lõpetatud toodete ladudes hoitakse kuiva, ventileeritava ja konstantse temperatuuriga keskkonda, kus pulbri kuhjad on eraldatud niiskest põrandast ja otsest päikesesegast. Pikaajaline niiskes keskkonnas ladustamine põhjustab aeglaselt juhtiva kihiga pinnakihis oksüdatsiooni ja takistuse tõusu, mistõttu soovitavad tootjad klientidel pärast pakendi avamist jäänud pulber tihedalt sulgeda.