專利名稱：多層層壓型電氣膠帶的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種層壓數(shù)層塑料薄膜所形成的多層層壓型電氣膠帶及制造該層壓型電氣膠帶的方法，特別是涉及適合作為線圈包繞，電容器，變壓器，及分級馬達等的絕緣材料使用的層壓型電氣膠帶。另以金屬箔取代前述多層薄膜層中的單層或數(shù)層塑料薄膜，得到具有遮蔽電磁波(Electronic Magnetic Interference)效果之多層層壓型EMI電氣膠帶。
粘性膠帶系指在基材(塑料薄膜)表面上均勻涂布粘著劑(上膠)，得到具有粘著性能的膠帶。
粘性膠帶的種類繁多，依基材不同例如可分為紙質(zhì)、塑料型、編織結(jié)構(gòu)及金屬薄膜等各種膠帶。如果依使用的粘著劑種類區(qū)分，可分為感壓式水性及溶劑型粘膠及熱可塑型等膠帶。依溫度等級來區(qū)分時，例如有較低溫的橡膠系及中高溫的壓克力系及高溫的矽膠系等的膠帶。
一般的粘性膠帶是于單層的塑料基材表面上涂布一層感壓式的粘膠所成。這種傳統(tǒng)的膠帶僅適用于一般絕緣或連接用途。若用于生產(chǎn)電氣組件時，一般的電氣膠帶系于單層的塑料基材上涂布一層感壓式的粘膠所成。此種膠帶用于電氣絕緣的用途時為達到安全規(guī)定及給定的絕緣效果，使用者必須使用膠帶纏繞元件多次(2-6層)，以達到預(yù)期的電氣效果及符合安全規(guī)定(UL)。這種方法不僅生產(chǎn)效率低且成本增加，同時也不符合目前政府所積極提倡之環(huán)保概念。
又關(guān)于EMI(Electronic Magnetic Interference)電磁波防護膠帶，系利用金屬箔具有防止電磁波穿透之功能，加上固定用的粘膠，得到EMI電氣膠帶。常用的金屬箔例如有鋁，銅，鐵，合金等的金屬箔材料，可依用途選用。對于具電磁波防護效果的電氣膠帶，一般系采用單獨的材料，如以PVC(聚氯乙烯)或PET(聚酯)塑料薄膜基材，以粘膠貼上金屬箔得到具電磁波防護效果的電氣膠帶。但是此種膠帶雖可達到電磁波防護效果，但無法絕緣或絕緣效果差，致使電氣方面的用途受限，而且為了粘貼金屬箔使得用膠量增加有礙基材與塑料薄膜界面之層間散熱，降低絕緣效果(擊穿電壓降低)，且不符經(jīng)濟效益。因電子科技日新月異，對新技術(shù)的期待殷切，因此目前迫切期待可用于要求高電氣絕緣特殊用途的電氣膠帶。
本發(fā)明人等為了解決上述電氣膠帶缺點而精心研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，由一種具有多層層壓結(jié)構(gòu)的塑料基材的電氣膠帶，取代以往僅由單層基材所成的電氣膠帶，可得到耐電壓特性優(yōu)，縮短絕緣膠帶的包繞作業(yè)時間，減少用膠量，降低成本及改善單層基材的厚度不均所產(chǎn)生的各種問題(如擊穿電壓，絕緣性不穩(wěn)定等)。因此，本發(fā)明的第1目的是提供一種具有良好耐電壓特性，能縮短作業(yè)時間，減少用膠量，降低成本及改善由單層基材所成的電氣膠帶的厚度不均等所產(chǎn)生之各種問題的多層層壓型電氣膠帶的制造方法及使用該方法所制得的電氣膠帶。
本發(fā)明的第2目的是提供一種除了具有前述本發(fā)明的多層層壓型電氣膠帶之功能外，尚有電磁波防護功能的電磁波遮蔽用多層層壓型EMI電氣膠帶。
本發(fā)明系以具有多層材質(zhì)，厚度，形狀不同的層壓結(jié)構(gòu)的塑料基材的電氣膠帶達到本發(fā)明的上述目的。
本發(fā)明的多層層壓型電氣膠帶的制造方法包括多層基材的形成步驟；及上膠步驟。更具體說，本發(fā)明的多層基材的形成步驟包括將其中單層或多層塑料薄膜或金屬箔經(jīng)由涂膠后，再送入一層以上(多層)與前述塑料薄膜材質(zhì)相同或不同的塑料薄膜，經(jīng)層壓輪層壓后進行干燥而得到多層基材。此多層基材經(jīng)上底膠(primer coating)，上面膠(topcoating)，最后進行干燥得到本發(fā)明的多層層壓型電氣膠帶或EMI電氣膠帶。
更詳細(xì)敘述本發(fā)明如下。
本發(fā)明之塑料薄膜例如可使用聚烯烴類，聚酯類及聚酰胺類等之材質(zhì)，若考慮本發(fā)明的物理特性，耐溫特性及制造成本時，以選用聚酯材料較理想。由組合上述特性可得到許多不同結(jié)構(gòu)的粘性膠帶，其中以感壓性粘膠涂布于塑料基材上所成的膠帶在使用上最便利，且被廣泛的應(yīng)用，特別是最適合被應(yīng)用于電氣絕緣方面。
本發(fā)明中構(gòu)成多層層壓基材的塑料薄膜的厚度，可依據(jù)成形品的層壓層數(shù)及薄膜層與層間壓膠層的構(gòu)造來決定。通常其厚度為5～75μm，較佳為12～50μm，5μm以下或75μm以上則使用性不佳，難以控制層壓時層間氣泡與平整性。
多層層壓EMI電氣膠帶所用的金屬薄膜材料通常可使用鋁，銅，鐵，合金等材質(zhì)，若考慮材料特性及材料成本及易獲得性時，以銅箔較理想。其厚度為6～75μm，理想為12～50μm。
本發(fā)明所用的粘膠(層壓用樹脂)例如可使用聚烯烴類(例如聚乙烯，聚丙烯等)，熱溶膠，聚胺酯類及環(huán)氧樹脂等樹脂。若考慮其耐溫效果及抗化學(xué)物質(zhì)性時，使用聚胺酯類或環(huán)氧樹脂較理想。
本發(fā)明的制造步驟中層壓速度為50～150m/min，若考慮生產(chǎn)量及質(zhì)量時，理想速度為80～120m/min。層壓壓力為10～25kg/cm2。壓力為10kg/cm2的以下時，密合性效果差。25kg/cm2以上時，粘膠易出。
干燥方法可采用熱風(fēng)式，UV熱干燥，加熱管等方法，若考慮生產(chǎn)量及品質(zhì)時，理想的方法為熱風(fēng)式。干燥條件為100～130℃×5～10min。
上膠步驟所用的底膠，面膠可使用公知電氣膠帶所使用的粘膠料，例如有熱固橡膠，非熱固橡膠，丙烯酸類粘膠，矽膠粘劑等。使用量為0.075～0.08g/(英寸2)，使用量為0.075g/(英寸2)以下時，粘性效果差，使用量超過0.08g/(英寸2)時，不但成本增加，且粘合效果及擊穿電壓等電氣特性下降。本發(fā)明強調(diào)在低使用量的情況下可達到本發(fā)明的目的。


圖1系表示本發(fā)明的多層層壓型塑料基材(Backing)的制作步驟的一例。
圖2系將圖1的多層型基材經(jīng)由上膠步驟得到本發(fā)明之多層層壓型電氣膠帶的上膠步驟。
圖3系本發(fā)明之多層層壓型電氣膠帶的斷面圖。
圖4系公知電氣膠帶的斷面圖。
圖5系本發(fā)明的多層層壓型EMI膠帶的斷面圖。
圖6系公知的EMI膠帶的斷面圖。
圖7系表示鋁材厚度對于磁場遮蔽的效果。
圖8系表示本發(fā)明的電氣膠帶的粘著力試驗。
圖9系表示本發(fā)明的電氣膠帶的電磁波遮蔽試驗裝置圖。
圖10系表示耐燃性試驗裝置圖。
詳細(xì)說明本發(fā)明的多層層壓型基材之制造方法及構(gòu)造如下；圖1系將相同基材，例如聚酯等通過多層層壓所制得多層結(jié)構(gòu)的層壓型基材，在生產(chǎn)流程中利用涂膠均勻，并以極微量涂布在中間層的兩面，再經(jīng)由平整的壓合輪，使多層間緊密結(jié)合，又為了增強膠合效果，必要時可將層壓前的聚酯薄膜先由電暈(corona)加工，制得多層結(jié)構(gòu)的層壓型基材。
上述多層層壓型基材的制造過程中，可依用途將該多層結(jié)構(gòu)的層壓型基材的中間層以導(dǎo)電的金屬薄膜，例如以銅，鋁箔等替換可得到具有EMI功能之電氣膠帶。
上述加工速度一般可設(shè)定為50～80m/min，干燥方法可采用熱風(fēng)式干燥箱干燥，使粘膠反應(yīng)，固化以達到預(yù)期的物理性質(zhì)。
將上述層壓基材通過圖2的上膠流程，在欲上膠面涂上一層富官能團的PU底膠，再將粘膠涂布于底膠上面，經(jīng)由110℃～130℃的干燥溫度，將殘存的溶劑予以蒸發(fā)，使得膠面呈現(xiàn)穩(wěn)定形態(tài)，保持感壓式粘膠之特性。熱管式烘箱干燥可以充分的達到其接著的效果。上膠干燥后涂膜厚度理想為50～75微米(2.0～3.0mil(密爾))，不論層壓的層數(shù)，其在上膠流程中的上膠量皆相同，一般上膠量為0.75～0.8g/24(英寸)2。(試驗方法)試驗條件溫度32±2℃濕度65±5％RH測試用樣品應(yīng)置于標(biāo)準(zhǔn)條件下40小時以上，使其達到完全平衡狀態(tài)后，再進行測試。1.厚度(Thickness)試驗使用厚度計，以接觸壓力52kPa的百分計或千分計量測，采用適當(dāng)長度(25公分)的樣品，使膠面向上，再以厚度計以約相等距離量測3點以上取其平均值。2.抗拉強度及伸長率(Tensile Strength and Elongation)試驗設(shè)備拉力機(桌上型或落地型)測力計(Load Cell)為100kg，將測試樣品，截成25.4mm×300mm的試片，將兩端點各以拉力機上下夾頭固定夾住，確認(rèn)有效距離為100mm后，啟動拉力機，夾頭移動速度為300mm/min，拉伸至試片伸長斷裂為止，并記錄試片斷裂時的拉力，此即為抗拉強度(抗張力)。
L2斷裂時的長度，L1樣品的原長度3.擊穿電壓(Dielectric Breakdown)試驗設(shè)備AC Dielectric Tester選用測試電極為6.35mm2，取試片(25×120mm)置于上下電極之間，測試時電壓從零開始上升，以0.5kv/sec之速度，逐漸增加，直到樣品被擊穿，并記下當(dāng)時之最高電壓。4.粘著力(180°pealing Adhesion)試驗(參照圖8)使用設(shè)備，拉力機定速每分鐘300mm。
鋼板SUS 304或302(尺寸51mm×127m×1.6mm)表面粗細(xì)度Ra＝0.050±0.025μM壓著滾輪寬45mm，直徑83mm，重量2000±50(g)的金屬轉(zhuǎn)輪外被覆有6mm厚之硫化橡膠，表面硬度為80±5(shoreA)。
首先以紗布沾浸揮發(fā)性溶劑如MEK或正己烷或丙酮試凈302或304試驗用鋼板表面，放置5分鐘，使表面完全干燥，將被測膠帶截成25.4mm(寬)×250mm(長)，輕微貼合于鋼片中央處，再以2000g的壓著滾輪于鋼片上對準(zhǔn)試片來回壓一次，速度為300mm/min，不可產(chǎn)生氣泡，經(jīng)輾壓后，使鋼板的試片余長伸出，以反折疊使膠部對膠部相粘，再靜置20分鐘。
測試時反折疊的膠帶以180°向后拉，固定夾住于上夾頭，并將鋼板夾于下夾頭，調(diào)整被測樣品使其平齊啟動拉力機，夾頭的移動速度為300mm/min，在自動記錄器上將15％以前及85％以后的數(shù)據(jù)舍去不計，至少取三組試片，以求得平均值。5.耐燃性(Flame Retardant)試驗(參看圖10)設(shè)備本生燈，鐵棒，1/8英寸直徑燃燒箱305mm×355mm×610mm，在箱底面放置適量的棉花。
測試步驟取試片18mm×900mm，以1/2寬度重疊傾斜卷繞于鐵棒上，來回繞6次，(必要時試片一端卷1Kg之鐵槌，使卷繞更緊密)卷繞后鐵棒一端以紙膠帶繞一圈作一記號，然后懸掛于燃燒試驗箱底下平鋪棉花。
本生燈之火焰高度約38mm，采傾斜方式(角度為20°)對準(zhǔn)鐵棒紙膠帶下254mm處，直接燃燒棒軸15秒鐘后，移離本生燈15秒鐘，再燃燒15秒鐘后移離15秒鐘，如此反復(fù)5次。記錄當(dāng)火焰離開試棒時仍繼續(xù)延燒的秒數(shù)，總共反復(fù)進行5次的總延燒時間不超過60秒鐘者為合格。6.電磁波遮蔽試驗電磁波遮蔽試驗系依據(jù)美國FCC PART-15及MIL-461等的方法來測定(參照圖9)。本測定方法系測定如電腦的顯示器，在正常工作條件下所散射的干擾波，利用接收天線再連接至EMI接受器，經(jīng)電壓放大，讀取數(shù)據(jù)。
實施例依據(jù)實施例及比較例更詳細(xì)說明本發(fā)明，但本發(fā)明不受此限。實施例1將兩層25μm聚酯薄膜以聚胺基甲酸酯層壓用樹脂貼合，在貼合前對薄膜進行電暈表面處理，表面能設(shè)定為50～60dyne/cm，在層壓速度為100m/min，層壓輪壓力為15-25kg/cm2的條件下層壓，層壓后再經(jīng)過烘箱的熱風(fēng)干燥(100～130℃×5～10min)，層壓膠干燥厚度控制在1μm左右，使層合用膠能充分硬化，得到雙層層壓基材。
將上述制得的層壓基材涂布底膠，面膠合計約為30～50μm的有色粘著劑，經(jīng)由熱風(fēng)干燥(100～130℃×5～10min)，得到雙層層壓電氣膠帶。實施例2除了將實施例1的薄膜基材進行電暈處理，使基材表面能提高至60Dyne/cm，層壓膠厚度增加至1.5μm，再經(jīng)與實施例1相同的操作步驟得到雙層層壓電氣膠帶。比較例1將二層采用25μm的聚酯基材的Nitto-316黃色膠帶(商品名，日東股份公司制)，利用物理方法再將二層相同特性及構(gòu)造的膠帶貼合，得到雙層電氣膠帶。
表1 實施例與比較例的物性比較由表1得知實施例1，2與比較例1相比，其在厚度方面明顯降低，在抗拉強度，介電強度等物性方面也有顯著增強的效果，雖然厚度減少但是仍具有以往膠帶所擁有的特性，這有助于實際應(yīng)用時總體積的縮小，成本降低。因此，本發(fā)明非常適合電氣方面的應(yīng)用。實施例3上下兩層使用材質(zhì)相同厚度25μm的未上膠聚酯基材(1)，中間層則使用15μm之鋁箔(2)，聚酯薄膜系依實施例1的操作方法來制作，然后涂布約35μm之粘膠后可得到如圖5結(jié)構(gòu)的多層EMI電氣膠帶。比較例2上下兩層使用35μm之已含粘膠的聚酯薄膜(1)，中間層設(shè)置15μm之鋁箔(2)，將三層材料在常溫條件下層壓形成三明治結(jié)構(gòu)，其中第三層系使用35μm的聚酯薄膜，且雙面上膠，得到如圖6結(jié)構(gòu)之EMI電氣膠帶。表2 實施例與比較例的物性比較
注遮蔽電磁效果為測試頻率5Mhz狀態(tài)所測得的結(jié)果。
由表3得知本發(fā)明的EMI電氣膠帶之總厚度雖遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的EMI電氣膠帶，但因本發(fā)明中粘膠的使用量較少，因此，擊穿電壓仍高于比較例，而且，貼合性也較佳。實施例4除了使用3層25μm聚酯薄膜取代實施例1的2層薄膜外，其余操作同實施例1得到3層層壓型電氣膠帶。比較例3除了使用與比較例1相同的膠帶(MY9黃色膠帶，臺灣四維公司制)連續(xù)包繞3層外，其余操作同比較例1，得到3層包繞電氣膠帶。表3實施例與比較例的物性比較
表4鋁材厚度對于磁場遮蔽效果測試數(shù)據(jù)
由本發(fā)明的多層層壓電氣膠帶的制造方法所制得的電氣膠帶，其厚度雖低于傳統(tǒng)膠帶，但因結(jié)構(gòu)不同使得本發(fā)明的耐電壓性優(yōu)于傳統(tǒng)膠帶，使用本發(fā)明的電氣膠帶可節(jié)省1/2的操作時間，可改善傳統(tǒng)膠帶因使用單層基材所造成厚度不均勻的現(xiàn)象，中間薄膜層可使用上色或產(chǎn)品標(biāo)識等以利使用者的辨識。此外，由本發(fā)明的多層層壓電氣膠帶的制造方法所制得之EMI(電磁波遮蔽)用電氣膠帶，其可提供絕緣效果，膠帶中之金屬薄膜具有保護層無氧化、腐蝕之慮，且其表面設(shè)置離型紙(例如自粘標(biāo)簽)后，可依設(shè)計形狀經(jīng)沖孔成型(kiss cutting)粘貼于所定的位置。再則，本發(fā)明的EMI(電磁波遮蔽)用電氣膠帶非常適用于要求避免產(chǎn)生噪聲或外部干擾信號侵入的設(shè)備，例如個人電腦用顯示器或電腦周邊設(shè)備。
由上述得知本發(fā)明的多層層壓電氣膠帶的制造方法及使用該方法所制得的電氣膠帶是一種全新的技術(shù)思想，不但具有傳統(tǒng)膠帶的功能，且提供許多優(yōu)異的現(xiàn)有技術(shù)所無法得到的功能，具有充分的先進性，及工業(yè)實用性。
權(quán)利要求
1.一種電氣膠帶的制造方法，該方法包括將數(shù)層材質(zhì)、厚度、形狀不同的單片塑料薄膜兩面涂粘膠、再疊置經(jīng)壓合輪層壓，干燥以制得多層基材的步驟；及于該基材表面上涂布底膠、面膠、及干燥以得到電氣膠帶的上膠步驟，
2.如權(quán)利要求1的電氣膠帶的制造方法，其中在多層基材的制造步驟中塑料薄膜為一種選自由聚烯烴類，聚酯類及聚酰胺類制成的薄膜，該薄膜單層厚度為5～75μm。
3.如權(quán)利要求1的電氣膠帶的制造方法，其中在多層基材的制造步驟中該粘膠選自聚烯烴類，熱溶膠，聚胺酯類及環(huán)氧樹脂。
4.如權(quán)利要求1的電氣膠帶的制造方法，其中在多層基材的制造步驟中壓輪層壓壓力為10～25kg/cm2，層壓速度為100m/min，干燥條件為100～130℃×5～10min。
5.如權(quán)利要求1的電氣膠帶的制造方法，其中在上膠步驟中所用的基材表面為任一種選自橡膠系，熱溶膠，壓克力膠系，矽膠系等的樹脂。
6.如權(quán)利要求1的電氣膠帶的制造方法，其中在上膠步驟中干燥條件為100～130℃×5～10min。
7.一種由權(quán)利要求1～6的電氣膠帶的制造方法所制得的電氣膠帶。
8.如權(quán)利要求7的電氣膠帶，其特征在于具有1500v/mil以上之絕緣特性，且張力可達25000PSI。
9.一種EMI電氣膠帶，其特征在于將如權(quán)利要求1所制成的電氣膠帶中的中間層的塑料薄膜以金屬薄膜取代。
10.如權(quán)利要求9的EMI電氣膠帶，其中該金屬薄膜為銅或鋁箔，厚度為6～75μm。
11.如權(quán)利要求7的電氣膠帶，其中該塑料薄膜為上色塑料薄膜或另外設(shè)置標(biāo)識記號的薄膜以兼作標(biāo)識用途。
12.如權(quán)利要求7的電氣膠帶，其中該塑料薄膜總厚度為25～150μm。
全文摘要
本發(fā)明涉及電氣膠帶的制造方法,該方法包括將數(shù)層材質(zhì)、厚度、形狀不同的單片塑料薄膜兩面涂粘膠、再疊置經(jīng)壓合輪層壓、干燥而制得多層基材的步驟;及于該基材表面上涂布底膠、面膠、及干燥以得到電氣膠帶的上膠步驟,本發(fā)明還涉及使用該方法所制得之電氣膠帶及EMI電氣膠帶。
文檔編號C09J7/02GK1250796SQ9812094
公開日2000年4月19日 申請日期1998年10月13日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月13日
發(fā)明者許棟材, 徐建明, 范植純 申請人:臺灣明尼蘇達礦業(yè)制造股份有限公司