薄膜標(biāo)簽在機載電子設(shè)備結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

姜健 張豐華 董偉

摘 要：機載電子設(shè)備上用的標(biāo)牌多為鋁合金材料加工而成。隨著復(fù)合材料的出現(xiàn)，給標(biāo)牌的設(shè)計提供了更多的選擇，本文介紹了常用薄膜標(biāo)簽的材料，并選擇性能優(yōu)異的材料進(jìn)行標(biāo)牌設(shè)計，并完成了相應(yīng)的試驗驗證，證明薄膜標(biāo)簽可作為電子設(shè)備中的標(biāo)牌材料進(jìn)行應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：機載電子設(shè)備;薄膜標(biāo)簽;材料

Abstract：In terms of airborne electronic equipments，the most of labels are made of aluminum.With the developing of composite material，there are more choices emerged for the design of label，one of these is film label.In this paper，the common materials used for film label are discussed.Then the optimum material is selected to fabricate the film label and completed the relative environment tests.It proves that film label can be used as the label material in the airborne electronic equipments.

Key words：airborne electronic equipment; film label; material

近些年，隨著我國航空事業(yè)的蓬勃發(fā)展，相應(yīng)的機載電子設(shè)備發(fā)展迅速，隨之而來的，對機載電子設(shè)備標(biāo)識技術(shù)也提出了更高、更新的要求，尤其是在民機行業(yè)，一個產(chǎn)品通常需要粘貼多種類型的標(biāo)簽。

傳統(tǒng)機載電子設(shè)備上的標(biāo)牌通常采用金屬材料制作。根據(jù)GB/T 13306-91《標(biāo)牌》中規(guī)定的標(biāo)牌常用材料有工業(yè)純鋁（L1、L2、L3、L4）、不銹鋼（0Cr19Ni9、1Cr18Ni9、1Cr17）、鑄鋼、軋制薄鋼板、熱固性和熱塑性塑料、黃銅板（H62、H68）等，其安裝方式多采用鉚釘或螺釘安裝。在具體使用過程中，鋁制標(biāo)牌存在生產(chǎn)周期長、安裝復(fù)雜、更換難等問題，而且隨著條形碼、二維碼的標(biāo)識需求，鋁制標(biāo)牌成本也比較高。隨著材料技術(shù)的更新和發(fā)展，新的材料不斷出現(xiàn)，比如PET、PVC或PTFE等材料。本文將對這些可能應(yīng)用在機載電子設(shè)備上的材料進(jìn)行分析，并選擇PTFE材料進(jìn)行了薄膜標(biāo)簽產(chǎn)品的試制和試驗。

1 國外機載電子設(shè)備的標(biāo)牌和目前標(biāo)牌的需求

國外機載電子設(shè)備目前較為常用的是薄膜標(biāo)牌，尤其是民機機載電子設(shè)備上，民機機載電子設(shè)備由于適航要求，一個產(chǎn)品上需要有產(chǎn)品信息標(biāo)牌、產(chǎn)品編號標(biāo)牌、產(chǎn)品識別標(biāo)牌、工作電源標(biāo)牌、產(chǎn)品狀態(tài)標(biāo)牌、靜電防護(hù)標(biāo)牌等若干種標(biāo)牌，其中產(chǎn)品狀態(tài)標(biāo)牌還需要根據(jù)產(chǎn)品的狀態(tài)（地面件、裝機件）對標(biāo)牌進(jìn)行更換，產(chǎn)品信息標(biāo)牌需包含產(chǎn)品信息的條形碼和二維碼。圖1是粘貼有多個類型的國外產(chǎn)品圖示。

機載電子設(shè)備使用的薄膜標(biāo)牌與常見的標(biāo)簽不同，除了能夠滿足產(chǎn)品標(biāo)識的功能外，必須具備可滿足機載電子設(shè)備環(huán)境要求和使用要求的高可靠性。對目前機載電子設(shè)備的使用環(huán)境進(jìn)行搜集和整理，梳理出薄膜標(biāo)牌應(yīng)能夠滿足以下基本性能需求：

（1）標(biāo)牌內(nèi)容可采用打印機直接打印;

（2）標(biāo)牌內(nèi)容應(yīng)可清晰辨別;

（3）標(biāo)牌有背膠，便于粘接;

（4）標(biāo)牌內(nèi)容應(yīng)不可用水、酒精等清洗液擦除;

（5）標(biāo)牌應(yīng)防水、防油污，不可撕破;

（6）粘貼應(yīng)牢靠，無水泡、褶皺、毛邊不能有影響使用的表面缺陷;

（7）滿足GJB150或DO-160中的相關(guān)試驗條件，如濕熱試驗、鹽霧試驗、霉菌試驗等。

2 不同材料薄膜標(biāo)牌性能對比

目前，常用的薄膜標(biāo)簽材料有PVC、PET及PTFE三種，針對這三種材料的物理、化學(xué)屬性進(jìn)行對比分析。

2.1 PVC材料概述

聚氯乙烯，英文簡稱PVC（Polyvinyl chloride），是氯乙烯單體在過氧化物、偶氮化合物等引發(fā)劑或在光、熱作用下按自由基聚合反應(yīng)機理聚合而成的熱塑性樹脂聚合物，通常另外加入其他成分來增強其耐熱性，韌性，延展性等，廣泛應(yīng)用于防腐管道、管件、輸油管、插頭、插座、電纜、雨衣等方面。

PVC材料的特性如下：

（1）相對密度1.4g/cm3左右;

（2）玻璃化溫度77～90℃，170℃左右開始分解;

（3）PVC具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性。耐大多數(shù)油類、醇類和脂肪族的侵蝕，但不耐芳烴、氯代烴、酯類等有機溶劑，環(huán)己酮、四氫呋喃、二氯乙烷等是PVC良好溶劑;

（4）PVC是體積電阻率和介電強度較高、介電損耗較小的電絕緣材料之一;

（5）PVC很堅硬，溶解性也很差，只能溶于環(huán)己酮、二氯乙烷和四氫呋喃等少數(shù)溶劑中，對有機和無機酸、堿、鹽均穩(wěn)定，化學(xué)穩(wěn)定性隨使用溫度的升高而降低;

（6）PVC對光和熱的穩(wěn)定性差，在100℃以上或經(jīng)長時間陽光曝曬，就會分解而產(chǎn)生氯化氫，并進(jìn)一步自動催化分解，引起變色，物理機械性能也迅速下降，在實際應(yīng)用中必須加入穩(wěn)定劑以提高對熱和光的穩(wěn)定性。

2.2 PET材料概述

聚對苯二甲酸乙二醇酯高聚合物（PET），是乳白色或淺黃色高度結(jié)晶性的聚合物，表面平滑而有光澤，廣泛應(yīng)用于紡織工業(yè)、電器絕緣材料、片基和基帶等方面。

PET材料的特性如下：

（1）相對密度1.38g/cm3左右;

（2）耐高溫，可在120℃內(nèi)長期使用，短期內(nèi)最高溫可達(dá)150℃;

（3）良好力學(xué)性能，PET膜的拉伸強度很高，可與鋁箔媲美，是HDPE膜的9倍，是PC和PA膜的3倍;

（4）耐油、耐脂肪、耐稀酸、稀堿，耐大多數(shù)溶劑;

（5）氣體和水蒸氣滲透率低，有優(yōu)良的阻氣、水、油及異味性能，同時透明度高，可阻擋紫外線，光澤性好;

（6）PET雖為極性聚合物，但電絕緣性優(yōu)良，在高頻下仍能很好保持。

2.3 PTFE材料概述

聚四氟乙烯（Teflon或PTFE），是由四氟乙烯經(jīng)聚合而成的高分子化合物，具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性、耐腐蝕性、密封性、高潤滑不粘性、電絕緣性和良好的抗老化耐力，廣泛應(yīng)用于包裝、電子電器、化工能源、耐腐蝕材料等方面。

PTFE材料的特性如下：

（1）相對密度2.2g/cm3左右;

（2）耐高溫，使用工作溫度達(dá)250℃;

（3）耐腐蝕，對大多數(shù)化學(xué)藥品和溶劑，表現(xiàn)出惰性、能耐強酸強堿、水和各種有機溶劑;

（4）聚四氟乙烯在較寬頻率范圍內(nèi)的介電常數(shù)和介電損耗都很低，而且擊穿電壓、體積電阻率和耐電弧性都較高;

（5）PTFE耐候性優(yōu)良，對光和臭氧穩(wěn)定，有塑料中最佳的老化壽命。PTFE不能燃燒，具有自熄性能。

基于以上對三種材料特性的對比，可以看出三種材料在物理和化學(xué)性能方面各有特點。依據(jù)機載電子設(shè)備的使用環(huán)境情況，要求材料應(yīng)能耐受125℃的高溫環(huán)境，具有較好的三防性能，并考慮到PTFE材料相對于另外兩種，對環(huán)境更加友好，因此選擇PTFE材料進(jìn)行產(chǎn)品試制。

3 標(biāo)牌試制及試驗驗證

經(jīng)過以上論證，擇優(yōu)選用PTFE材料進(jìn)行標(biāo)簽的試制，標(biāo)簽采用熱轉(zhuǎn)印打印技術(shù)制作。標(biāo)簽產(chǎn)品如圖2所示。

以上產(chǎn)品，完成驗證如下：

（1）重量指標(biāo)測試，對比相同大小鋁標(biāo)牌，重量減小90%以上;

（2）完成GJB150中的濕熱試驗、鹽霧試驗、霉菌試驗，均順利通過;

（3）根據(jù)型號要求，完成高低溫試驗，順利通過。

4 結(jié)論

隨著機載電子設(shè)備功能的越發(fā)豐富，對標(biāo)識的需求就越復(fù)雜，研發(fā)一種低成本、高效的標(biāo)簽設(shè)計方案勢在必行。本文首先對常見的三種復(fù)合材料（PVC、PET和PTFE）進(jìn)行物理、化學(xué)特性的對比分析，經(jīng)過對比，擇優(yōu)采用PTFE材料研制了機載電子設(shè)備的標(biāo)簽產(chǎn)品，并完成了霉菌試驗、濕熱試驗、鹽霧試驗和高低溫試驗，證明PTFE材料可以作為機載電子設(shè)備標(biāo)簽的材料，同時為其他復(fù)合材料的應(yīng)用和推廣提供了有益的思考。后續(xù)還將對其材料性能進(jìn)行更進(jìn)一步的試驗驗證，并進(jìn)行其他材料的應(yīng)用研究，為機載電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計提供更多的材料選擇。

參考文獻(xiàn)：

[1]GB/T13306-91標(biāo)牌[S].

[2]劉桂林，等.Mg/PTFE薄膜制備與性能表征[J].含能材料，2010（2）：205-208.

[3]營營，等.PTFE膜材單向拉伸性能[J].建筑材料學(xué)報，2010（4）：219-223.

[4]GJB150.10-86軍用裝備實驗室環(huán)境試驗方法第10部分：霉菌試驗[S].

[5]GJB150.11-86軍用裝備實驗室環(huán)境試驗方法第11部分：鹽霧試驗[S].

[6]GJB150.9-86軍用裝備實驗室環(huán)境試驗方法第9部分：濕熱試驗[S].