ridm@nrct.go.th   ระบบคลังข้อมูลงานวิจัยไทย   รายการโปรดที่คุณเลือกไว้

การพัฒนาคอมพาวด์นำไฟฟ้าระหว่างผงเขม่าดำกับพอลิสไตรีนชนิดต้านทานแรงกระแทกสูงเพื่อประยุกต์ใช้เป็นบรรจุภัณฑ์สำหรับวงจรอิเล็กทรอนิกส์

หน่วยงาน สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ

รายละเอียด

ชื่อเรื่อง : การพัฒนาคอมพาวด์นำไฟฟ้าระหว่างผงเขม่าดำกับพอลิสไตรีนชนิดต้านทานแรงกระแทกสูงเพื่อประยุกต์ใช้เป็นบรรจุภัณฑ์สำหรับวงจรอิเล็กทรอนิกส์
นักวิจัย : วรรณี ฉินศิริกุล , อศิรา เฟื่องฟูชาติ , Wannee Chinsirikul , Asira Fuongfuchat
คำค้น : Carbon , Composite materials , Electric properties , Electronic circuits , Electronic packaging , Engineering and technology , Materials engineering , Polymers , Polystyrene , Rubber , คอมพาวด์นำไฟฟ้า , บรรจุภัณฑ์ , ผงเขม่าดำ , วงจรอิเล็กทรอนิกส์ , ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ , สาขาวิศวกรรมศาสตร์และอุตสาหกรรมวิจัย , โพลิสไตรีน
หน่วยงาน : สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ
ผู้ร่วมงาน : -
ปีพิมพ์ : 2549
อ้างอิง : http://www.nstda.or.th/thairesearch/node/3247
ที่มา : -
ความเชี่ยวชาญ : -
ความสัมพันธ์ : -
ขอบเขตของเนื้อหา : -
บทคัดย่อ/คำอธิบาย :

ปัจจุบันในอุตสาหกรรมการผลิตพลาสติกคอมพาวด์ หรือคอมโพสิทป้องกันไฟฟ้าสถิต (electrostatic discharge barrier หรือ electrostatic shielding plastic compound or composite) โดยคอมพาวด์หรือคอมโพสิทดังกล่าว จะต้องมีค่าต้านทานไฟฟ้าเชิงพื้นผิวอยู่ระหว่าง 106-1012 โอห์มต่อพื้นที่ จึงจะสามารถป้องกันปรากฏการณ์ไฟฟ้าสถิตและไม่ก่อให้เกิดความเสียหายแก่ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ การผลิตคอมพาวด์ป้องกันไฟฟ้าสถิตในประเทศไทยนั้นมักประสบกับปัญหาด้านคุณภาพ ของคอมพาวด์ โดยเฉพาะคอมพาวด์ระหว่าง พอลิสไตรีนชนิดต้านทานแรงกระแทกสูง (high impact polystyrene) กับผงเขม่าดำ (carbon black) ซึ่งในแต่ละปีปัญหานี้ได้สร้างความเสียหายให้กับอุตสาหกรรมชิ้นส่วน อิเล็กทรอนิกส์เป็นมูลค่าหลายร้อยล้านบาท ปัญหาสำคัญของคอมพาวด์ชนิดนี้คือ ความเปราะเนื่องจากค่าความต้านทานแรงกระแทก (impact strength) ของคอมพาวด์ระหว่างผงเขม่าดำกับพอลิสไตรีนชนิดต้านทานแรงกระแทกสูง ลดลงร้อยละ 70 เมื่อเปรียบเทียบกับพอลิสไตรีนก่อนการผสม และการหลุดลอกของผงเขม่าดำบริเวณผิวคอมพาวด์ ทำให้การนำไฟฟ้าไม่สม่ำเสมอ ซึ่งคอมพาวด์ดังกล่าวเป็นวัสดุสำคัญที่ใช้ผลิตภาชนะบรรจุวงจรรวม (IC shipping tray) และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ชนิดอื่นๆ ดังนั้นงานวิจัยนี้จึงมีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาสมบัติเชิงไฟฟ้าของคอมพาวด์ ระหว่างผงเขม่าดำกับพอลิสไตรีนชนิดต้านทานแรงกระแทกสูง และปรับปรุงสมบัติการต้านทานแรงกระแทก โดยคงรักษาสมบัติการนำไฟฟ้าเพื่อใช้ในงานอุตสาหกรรมได้อย่างมีประสิทธิภาพ งานวิจัยนี้จะครอบคลุมการทดลองหาสภาวะที่เหมาะสมของกระบวนการเตรียมคอมพาวด์ ศึกษาอิทธิพลของตัวแปรในการผสมด้วยเทคนิค Twin Screw Extrusion ที่มีผลต่อสมบัติการนำไฟฟ้า (electrical property) และสมบัติทางกล โดยเฉพาะสมบัติต้านทานแรงกระแทก โดยมีตัวแปรที่สำคัญได้แก่ ลำดับการผสมวัตถุดิบ การปรับ screw configurations อุณหภูมิ เวลา- ความเร็วรอบสกรู และปริมาณผงเขม่าดำ เป็นต้น การดำเนินงานวิจัยเริ่มต้นด้วยการเลือกวัสดุที่ใช้ในงานวิจัยให้สอดคล้องกับ ความต้องการของอุตสาหกรรมคือ พอลิสไตรีน ชนิดต้านทานแรงกระแทกสูง เกรด STYRON 486M (บริษัท ดาว เคมิคอล แปซิฟิก จำกัด) ซึ่งเป็นเกรดที่ได้รับความนิยมในการนำมาผลิตพลาสติกคอมพาวด์ หรือคอมโพสิทป้องกันไฟฟ้าสถิต กับผงเขม่าดำ เกรด Printex XE 2B ( บริษัท เจเจ-เดกุสซ่า เคมิคอล(ที) จำกัด ) ซึ่งเป็นเกรดที่ได้รับการพัฒนาจากผู้ผลิต โดยสามารถลดปริมาณการใช้ผงเขม่าดำ เกรด Printex XE2B นี้ลงเหลือเพียง 1 ใน 3 ของปริมาณผงเขม่าดำเกรดทั่วไป จากนั้นทำการทดลองผสมคอมพาวด์ด้วยเครื่องอัดรีดพอลิเมอร์ ชนิดเกลียวหนอนคู่ (Twin Screw Extruder) โดยปรับปริมาณผงเขม่าดำที่ใส่ลงในส่วนผสมในช่วงประมาณ 0-15 phr ตัวแปรในการผสมคอมพาวด์อื่นๆ ประกอบด้วยscrew configurations อุณหภูมิ เวลา-ความเร็วรอบเกลียวหนอนคู่ จากนั้นขึ้นรูปคอมพาวด์ที่ผสมได้เป็นแผ่นหรือเป็นฟิล์ม โดยใช้ Single screw extruder และ compression molding เพื่อนำไปศึกษาโครงสร้างของพอลิเมอร์ผสม สมบัติด้านไฟฟ้า และสมบัติด้านความแข็งแรงในการต้านทานแรงกระแทก ผลจากการทำวิจัยนี้จะทำให้ทราบถึงความสัมพันธ์ของขั้นตอนและสภาวะที่เหมาะ สมในการเตรียมคอมพาวด์ป้องกันไฟฟ้าสถิต ระหว่างผงเขม่าดำกับพอลิสไตรีนชนิดต้านทานแรงกระแทกสูง กับสมบัติด้านไฟฟ้าและสมบัติด้านการต้านทานแรงกระแทกของแผ่นคอมพาวด์เพื่อ เป็นข้อมูลที่มีประโยชน์และเป็นแนวทางในการลดหรือแก้ปัญหาความเปราะ การหลุดออกของผงเขม่าดำ ซึ่งทำให้สมบัติด้านไฟฟ้าบนผิวของภาชนะบรรจุวงจรรวมไม่สม่ำเสมอ นอกจากการแก้ปัญหาดังกล่าวข้างต้นแล้วนั้น ผู้วิจัยคาดว่าอุตสาหกรรมยังสามารถนำความรู้ที่ได้ไปประยุกต์ใช้ในการปรับ ปรุงและพัฒนากระบวนการผลิตคอมพาวด์เพื่อสร้างเทคโนโลยีแบบพึ่งพาตนเอง และ ทดแทนการนำเข้าคอมพาวด์ชนิดพิเศษที่สามารถป้องกันไฟฟ้าสถิตจากต่างประเทศ ซึ่งมีราคาแพง นับว่าเป็นการเพิ่มศักยภาพและความเข้มแข็งของอุตสาหกรรมพลาสติกไทยได้อีกทางหนึ่ง Electrostatic discharge (ESD) is a critical occurrence in the electronics industry, which needs great consideration. It has been estimated that approximately 8 to 33 % of electronic parts produced encounter catastrophic damages as a result of ESD. This damage can reflect to high values of billions bath annually. As a result, major efforts have been underway for over a decade to minimize the effect of ESD. Static safe techniques have been developed to reduce ESD through various means such as grounding, air ionization, and the use of conductive materials or compounds. With regard to this problem, some special plastics with conductive property have become the choices for packaging and handling of electronic devices. In general, most natural thermoplastic resins are electrically insulative, therefore one effective method of increasing conductivity of plastic involves incorporating conductive filler such as carbon black in to the plastics. Surface resistivity can be used to measure and classify the electrical performance of plastic and to determine whether it is static dissipative compound. Desirable static dissipative compounds capable of preventing ESD should have surface resistivity values in a range of 106 and 1012 ohm/square. Within this range of surface resistivity, ESD is effectively controlled; charges are not generated and/or do not remain at particular areas on the part surface. In Thailand, compound industries producing conductive plastics have confronted with several quality problems. In the case of high impact polystyrene (HIPS) filled with carbon black (CB), used mainly for IC shipping tray and packaging for electronic parts, the local compounders as well as the packaging fabricators have found inferior impact performances of products produced from the local CB/HIPS compounds. Impact strength of CB/HIPS films or sheets are ~70% lower than those of the neat HIPS. In addition to the unsatisfactory impact property, local CB/HIPS compounds often show non-uniform surface resistivity problem due to loss of carbon black particles or peeling off of conductive layers from product surfaces. The aim of this research is, therefore, to learn how to develop effective CB/HIPS compounds with desirable conductive and impact properties. Selected materials are industrial HIPS grade, Styron 486M, currently used in IC shipping tray production, and superconductive carbon black grade ( Printex XE 2B). Based on the superconductive property of Printex, it is feasible to reduce carbon black content required to ~1/3 the amount of general conductive grade in order to achieve optimal balance between conductivity and machanical properties. This study will focus on compounding/mixing of HIPS and carbon black via twin screw extrusion technique, and sheet or film forming using single screw extrusion and compression molding. Efforts will be made to develop basic understandings of controlling mechanisms of compounds’ conductivity. Several key parameters to be studied include carbon black content, property and structure; mixing and processing variables such as screw configurations, processing temperature, mixing time, and screw speed. Relationships between structure, processing and properties of CB/HIPS compounds are to be established. Apart from a particular case of developing practical CB/HIPS compounds for electronic packaging applications, it is hoped that fundamental knowledge in understanding conductive plastics and compounding skill obtained from this work could be beneficial to various local plastic compounders and manufacturers in producing specialty conductive plastics and/or replacing expensive imported compounds.

บรรณานุกรม :
วรรณี ฉินศิริกุล , อศิรา เฟื่องฟูชาติ , Wannee Chinsirikul , Asira Fuongfuchat . (2549). การพัฒนาคอมพาวด์นำไฟฟ้าระหว่างผงเขม่าดำกับพอลิสไตรีนชนิดต้านทานแรงกระแทกสูงเพื่อประยุกต์ใช้เป็นบรรจุภัณฑ์สำหรับวงจรอิเล็กทรอนิกส์.
    ปทุมธานี : สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ.
วรรณี ฉินศิริกุล , อศิรา เฟื่องฟูชาติ , Wannee Chinsirikul , Asira Fuongfuchat . 2549. "การพัฒนาคอมพาวด์นำไฟฟ้าระหว่างผงเขม่าดำกับพอลิสไตรีนชนิดต้านทานแรงกระแทกสูงเพื่อประยุกต์ใช้เป็นบรรจุภัณฑ์สำหรับวงจรอิเล็กทรอนิกส์".
    ปทุมธานี : สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ.
วรรณี ฉินศิริกุล , อศิรา เฟื่องฟูชาติ , Wannee Chinsirikul , Asira Fuongfuchat . "การพัฒนาคอมพาวด์นำไฟฟ้าระหว่างผงเขม่าดำกับพอลิสไตรีนชนิดต้านทานแรงกระแทกสูงเพื่อประยุกต์ใช้เป็นบรรจุภัณฑ์สำหรับวงจรอิเล็กทรอนิกส์."
    ปทุมธานี : สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ, 2549. Print.
วรรณี ฉินศิริกุล , อศิรา เฟื่องฟูชาติ , Wannee Chinsirikul , Asira Fuongfuchat . การพัฒนาคอมพาวด์นำไฟฟ้าระหว่างผงเขม่าดำกับพอลิสไตรีนชนิดต้านทานแรงกระแทกสูงเพื่อประยุกต์ใช้เป็นบรรจุภัณฑ์สำหรับวงจรอิเล็กทรอนิกส์. ปทุมธานี : สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ; 2549.