L'application définit les propriétés matérielles requises pour chaque film, telles que la conductivité, l'élasticité, l'épaisseur et la biocompatibilité. Linn Sørvik et Phillip Mayhew examinent un film produit par R2R.

Mener une belle affaire

CondAlign utilise un système de durcissement UV GEW LeoLED à double lampe dans la production de films conducteurs, qui durcit instantanément le revêtement polymère et fixe la position des particules alignées en suspension à l’intérieur.

CondAlign est une jeune entreprise technologique prospère avec une clientèle internationale. Son activité principale réside dans le développement de films conducteurs innovants pour diverses applications, transformant les matériaux existants en produits de grande valeur grâce à une technologie brevetée permettant d’aligner les particules dans les polymères.

CondAlign est une jeune entreprise technologique avec une clientèle internationale. Son cœur de métier est le développement de films conducteurs innovants.
CondAlign est une jeune entreprise technologique avec une clientèle internationale. Son cœur de métier est le développement de films conducteurs innovants.

L’activité de CondAlign est basée sur le développement de technologies et de produits avant d’accorder des licences aux clients. Un de ces produits peut être mieux décrit comme un ruban double face avec une conductivité anisotrope ou traversante. La société élargit régulièrement sa petite équipe hautement qualifiée et a récemment amélioré sa technologie de processus pour la production continue rouleau à rouleau de films conducteurs dans ses nouvelles installations d’Oslo, en Norvège.

Le système pilote roll-to-roll (R2R) a été fourni par Emerson & Renwick, avec un système de durcissement UV GEW LeoLED intégré à double lampe qui durcit instantanément les revêtements polymères pour fixer la position des particules alignées, comme illustré. Il s’agit de la deuxième machine installée par CondAlign et elle leur permet désormais d’offrir à leurs clients une ligne de production provisoire à faible volume pour les matériaux de test, pendant que ces clients passent à la pleine capacité de production sur leurs propres sites de fabrication. La machine est capable de produire jusqu’à 200 m² par heure de film fini, suffisamment pour fournir au client des échantillons pour les activités de qualification, de prototypage et de marketing.

Les plaques d'électrodes au-dessus et au-dessous du substrat alignent les particules en suspension dans le polymère. Pour obtenir une distribution uniforme des particules, il faut que les particules soient dispersées dans un polymère liquide jusqu'à ce qu'elles soient appliquées sur le substrat. Un agitateur à vitesse variable maintient les particules en suspension.
Les plaques d’électrodes au-dessus et au-dessous du substrat alignent les particules en suspension dans le polymère. Pour obtenir une distribution uniforme des particules, il faut que les particules soient dispersées dans un polymère liquide jusqu’à ce qu’elles soient appliquées sur le substrat. Un agitateur à vitesse variable maintient les particules en suspension.

CondAlign travaille avec une gamme de produits pour des clients de plusieurs segments de marché. Il peut s’agir de rubans et de substrats électriquement conducteurs, ainsi que de matériaux d’interface thermique pour l’industrie électronique, de films biocompatibles pour le secteur de la santé et de membranes pour la séparation des gaz et des liquides. Les domaines d’application définissent les propriétés matérielles requises pour chaque film, telles que la conductivité, l’élasticité, l’épaisseur, le poids, la douceur, la transparence, l’adhésivité et la biocompatibilité.

En raison de cette diversité d’applications, les épaisseurs de film peuvent varier de 5 µm à 3 mm. Les films les plus lourds sont souvent du type thermiquement conducteurs et contiennent des céramiques ou des composés tels que le nitrure de bore. Cela pose un défi pour le système de polymérisation UV et afin de garantir un durcissement constant, la deuxième tête de lampe UV LED a été conçue pour être réversible afin qu’elle puisse également irradier depuis le dessous de l’échantillon.

Le système pilote rouleau à rouleau est doté d'un système de durcissement UV GEW LeoLED intégré à double lampe qui durcit instantanément les revêtements polymères.
Le système pilote rouleau à rouleau est doté d’un système de durcissement UV GEW LeoLED intégré à double lampe qui durcit instantanément les revêtements polymères.

Au cours du processus de production, il est essentiel de garantir que la quantité précise de particules conductrices est ajoutée au polymère pour chaque tâche particulière, afin de garantir que le produit fini possède les propriétés correctes. Une teneur excessive en particules a un effet néfaste sur la douceur, l’élasticité et l’adhésivité des films finis. Les additifs conducteurs sont également coûteux. La concentration optimale de particules est contrôlée au stade du mélange, et la distribution et l’orientation correctes des particules sont obtenues lorsque le substrat passe entre les plaques d’électrode au-dessus et au-dessous de son trajet. Le substrat passe ensuite immédiatement à travers le système de durcissement UV et la polymérisation instantanée verrouille les particules en place pour garantir que le film est d’une qualité élevée et constante, ce qui est essentiel à la performance du produit fini.

Le parcours depuis la demande initiale du client jusqu’à la livraison est un long processus, comme le souligne Morten Lindberget, vice-président du développement commercial. & Sales chez CondAlign explique : « Bien que la technologie soit éprouvée, elle doit être adaptée avec précision à l’application du client à chaque fois, grâce à des tests et un développement exhaustifs. Au moment où la licence est acceptée par toutes les parties, le client est totalement assuré que la technologie atteindra et dépassera toutes ses exigences de production. Cependant, la partie développement du travail devient plus facile à chaque projet, car nous pouvons nous appuyer sur l’expérience et les connaissances d’un nombre constamment croissant de projets. »

Le procédé breveté CondAlign offre un produit de qualité supérieure qui remplace efficacement les films conducteurs anisotropes (ACF) traditionnels, car ceux-ci ont tendance à être plus lourds et moins flexibles, nécessitant une température et une pression élevées pour adhérer à une surface. Comme le commente Lindberget : « Le produit CondAlign est tellement plus facile à travailler, il est simplement retiré d’un revêtement et adhère à température ambiante avec seulement une pression modérée. Il est idéal pour la plupart des appareils électroniques grand public que nous voyons actuellement apparaître, qui sont fins, légers et flexibles. Les anciennes boîtes électroniques noires disparaissent rapidement. »

Le système de durcissement UV GEW LeoLED durcit les revêtements polymères pour lier instantanément les particules alignées à l'intérieur, lorsqu'elles sont dans leur état souhaité.
Le système de durcissement UV GEW LeoLED durcit les revêtements polymères pour lier instantanément les particules alignées à l’intérieur, lorsqu’elles sont dans leur état souhaité.

Phillip Mayhew est l’ingénieur en chef chez CondAlign et travaille en étroite collaboration avec le nouveau système R2R. Il souligne la facilité d’utilisation de la machine et la manière dont le système de polymérisation par LED UV contribue à cette simplicité : « Je pense que la meilleure chose que l’on puisse dire à propos du système de LED UV, c’est qu’il fait son travail à chaque fois, sans problème. Je peux ajuster tout ce que je veux dessus et cela fonctionne exactement et parfaitement à chaque fois. Nous l’utilisons depuis environ neuf mois maintenant et nous ne fonctionnons généralement qu’à environ 20 à 30 % de la capacité de puissance de la LED. Avec les films thermiquement conducteurs les plus épais, nous montons jusqu’à environ 60 % de puissance, nous avons donc encore une grande marge de manœuvre. Il ajoute : « La vitesse de ligne à laquelle nous pouvons fonctionner a tendance à être dictée par le temps nécessaire aux particules pour s’aligner sous les plaques d’électrode, et non par le processus de durcissement. »

La deuxième tête de lampe UV est réversible afin de pouvoir irradier depuis le dessous de l'échantillon.
La deuxième tête de lampe UV est réversible afin de pouvoir irradier depuis le dessous de l’échantillon.

CondAlign travaille également avec des matériaux durcis par la chaleur et a utilisé dans le passé un système de durcissement à l’arc au mercure pour les polymères durcis par UV, mais la chaleur générée sur les films était problématique et pouvait provoquer des froissements. Le passage aux LED a résolu ce problème, car une chaleur minimale est générée par les modules LED pendant le processus de durcissement. Les matériaux durcis aux UV sont préférables dans toutes les applications où le durcissement aux UV est une option, comme l’explique Mayhew : « Un matériau typique durci par la chaleur nécessite un temps de séchage de cinq à dix minutes à 150°C et notre machine mesure environ cinq mètres de long, donc comme vous pouvez l’imaginer, la vitesse de notre ligne serait prohibitivement lente, sans parler de la chaleur générée et des coûts encourus. Heureusement pour nous, les LED constituent la solution idéale. À titre de comparaison, grâce aux LED, nous pouvons désormais maintenir la température du substrat à un niveau constant de 25°C. »

Le choix de CondAlign en matière de têtes de lampe LED d’une longueur d’onde de 365 nm était initialement motivé par les besoins d’un projet particulier et Mayhew pensait qu’il lui faudrait investir dans plusieurs têtes de lampe pour différentes longueurs d’onde, au fil du temps. Cependant, cela s’est avéré faux, comme il le décrit : « Depuis, nous avons utilisé les têtes de lampe 365 nm pour une grande variété de projets et elles ont fonctionné avec succès. Il n’y a tout simplement aucune raison de procéder à un changement. Cependant, nous ne savons tout simplement pas quelles seront les exigences du prochain client et nous devrons donc peut-être nous adapter… mais les têtes de lampe LED GEW dont nous disposons sont basées sur des cassettes et donc si nous devons changer de longueur d’onde, il s’agit simplement de changer les cassettes. »

Avec autant d’opportunités commerciales adaptées aux produits et services de CondAlign, le défi pour l’équipe soudée est de concentrer son temps et ses ressources sur les domaines d’activité les plus fructueux. Comme l’explique Morten Lindberget : « Il existe de nombreuses possibilités… il existe un marché énorme pour les écrans destinés à l’électronique grand public, et l’ensemble du domaine des matériaux d’interface thermique connaît une croissance rapide en raison du marché des véhicules électriques. Il existe également des électrodes ECG, des appareils électroniques flexibles hybrides et des patchs médicaux, pour n’en citer que quelques-uns. Mais trop d’affaires est un bon problème, et nous disposons désormais de la technologie et de l’équipement UV appropriés pour nous permettre de maximiser chaque opportunité de vente. »

L'application définit les propriétés matérielles requises pour chaque film, telles que la conductivité, l'élasticité, l'épaisseur et la biocompatibilité. Linn Sørvik et Phillip Mayhew examinent un film produit par R2R.
L’application définit les propriétés matérielles requises pour chaque film, telles que la conductivité, l’élasticité, l’épaisseur et la biocompatibilité. Linn Sørvik et Phillip Mayhew examinent un film produit par R2R.

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