专利名称：多层层压型电气胶带的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种层压数层塑料薄膜所形成的多层层压型电气胶带及制造该层压型电气胶带的方法，特别是涉及适合作为线圈包绕，电容器，变压器，及分级马达等的绝缘材料使用的层压型电气胶带。另以金属箔取代前述多层薄膜层中的单层或数层塑料薄膜，得到具有遮蔽电磁波(Electronic Magnetic Interference)效果之多层层压型EMI电气胶带。
粘性胶带系指在基材(塑料薄膜)表面上均匀涂布粘着剂(上胶)，得到具有粘着性能的胶带。
粘性胶带的种类繁多，依基材不同例如可分为纸质、塑料型、编织结构及金属薄膜等各种胶带。如果依使用的粘着剂种类区分，可分为感压式水性及溶剂型粘胶及热可塑型等胶带。依温度等级来区分时，例如有较低温的橡胶系及中高温的压克力系及高温的矽胶系等的胶带。
一般的粘性胶带是于单层的塑料基材表面上涂布一层感压式的粘胶所成。这种传统的胶带仅适用于一般绝缘或连接用途。若用于生产电气组件时，一般的电气胶带系于单层的塑料基材上涂布一层感压式的粘胶所成。此种胶带用于电气绝缘的用途时为达到安全规定及给定的绝缘效果，使用者必须使用胶带缠绕元件多次(2-6层)，以达到预期的电气效果及符合安全规定(UL)。这种方法不仅生产效率低且成本增加，同时也不符合目前政府所积极提倡之环保概念。
又关于EMI(Electronic Magnetic Interference)电磁波防护胶带，系利用金属箔具有防止电磁波穿透之功能，加上固定用的粘胶，得到EMI电气胶带。常用的金属箔例如有铝，铜，铁，合金等的金属箔材料，可依用途选用。对于具电磁波防护效果的电气胶带，一般系采用单独的材料，如以PVC(聚氯乙烯)或PET(聚酯)塑料薄膜基材，以粘胶贴上金属箔得到具电磁波防护效果的电气胶带。但是此种胶带虽可达到电磁波防护效果，但无法绝缘或绝缘效果差，致使电气方面的用途受限，而且为了粘贴金属箔使得用胶量增加有碍基材与塑料薄膜界面之层间散热，降低绝缘效果(击穿电压降低)，且不符经济效益。因电子科技日新月异，对新技术的期待殷切，因此目前迫切期待可用于要求高电气绝缘特殊用途的电气胶带。
本发明人等为了解决上述电气胶带缺点而精心研究的结果发现，由一种具有多层层压结构的塑料基材的电气胶带，取代以往仅由单层基材所成的电气胶带，可得到耐电压特性优，缩短绝缘胶带的包绕作业时间，减少用胶量，降低成本及改善单层基材的厚度不均所产生的各种问题(如击穿电压，绝缘性不稳定等)。因此，本发明的第1目的是提供一种具有良好耐电压特性，能缩短作业时间，减少用胶量，降低成本及改善由单层基材所成的电气胶带的厚度不均等所产生之各种问题的多层层压型电气胶带的制造方法及使用该方法所制得的电气胶带。
本发明的第2目的是提供一种除了具有前述本发明的多层层压型电气胶带之功能外，尚有电磁波防护功能的电磁波遮蔽用多层层压型EMI电气胶带。
本发明系以具有多层材质，厚度，形状不同的层压结构的塑料基材的电气胶带达到本发明的上述目的。
本发明的多层层压型电气胶带的制造方法包括多层基材的形成步骤；及上胶步骤。更具体说，本发明的多层基材的形成步骤包括将其中单层或多层塑料薄膜或金属箔经由涂胶后，再送入一层以上(多层)与前述塑料薄膜材质相同或不同的塑料薄膜，经层压轮层压后进行干燥而得到多层基材。此多层基材经上底胶(primer coating)，上面胶(topcoating)，最后进行干燥得到本发明的多层层压型电气胶带或EMI电气胶带。
更详细叙述本发明如下。
本发明之塑料薄膜例如可使用聚烯烃类，聚酯类及聚酰胺类等之材质，若考虑本发明的物理特性，耐温特性及制造成本时，以选用聚酯材料较理想。由组合上述特性可得到许多不同结构的粘性胶带，其中以感压性粘胶涂布于塑料基材上所成的胶带在使用上最便利，且被广泛的应用，特别是最适合被应用于电气绝缘方面。
本发明中构成多层层压基材的塑料薄膜的厚度，可依据成形品的层压层数及薄膜层与层间压胶层的构造来决定。通常其厚度为5～75μm，较佳为12～50μm，5μm以下或75μm以上则使用性不佳，难以控制层压时层间气泡与平整性。
多层层压EMI电气胶带所用的金属薄膜材料通常可使用铝，铜，铁，合金等材质，若考虑材料特性及材料成本及易获得性时，以铜箔较理想。其厚度为6～75μm，理想为12～50μm。
本发明所用的粘胶(层压用树脂)例如可使用聚烯烃类(例如聚乙烯，聚丙烯等)，热溶胶，聚胺酯类及环氧树脂等树脂。若考虑其耐温效果及抗化学物质性时，使用聚胺酯类或环氧树脂较理想。
本发明的制造步骤中层压速度为50～150m/min，若考虑生产量及质量时，理想速度为80～120m/min。层压压力为10～25kg/cm2。压力为10kg/cm2的以下时，密合性效果差。25kg/cm2以上时，粘胶易出。
干燥方法可采用热风式，UV热干燥，加热管等方法，若考虑生产量及品质时，理想的方法为热风式。干燥条件为100～130℃×5～10min。
上胶步骤所用的底胶，面胶可使用公知电气胶带所使用的粘胶料，例如有热固橡胶，非热固橡胶，丙烯酸类粘胶，矽胶粘剂等。使用量为0.075～0.08g/(英寸2)，使用量为0.075g/(英寸2)以下时，粘性效果差，使用量超过0.08g/(英寸2)时，不但成本增加，且粘合效果及击穿电压等电气特性下降。本发明强调在低使用量的情况下可达到本发明的目的。
图1系表示本发明的多层层压型塑料基材(Backing)的制作步骤的一例。
图2系将图1的多层型基材经由上胶步骤得到本发明之多层层压型电气胶带的上胶步骤。
图3系本发明之多层层压型电气胶带的断面图。
图4系公知电气胶带的断面图。
图5系本发明的多层层压型EMI胶带的断面图。
图6系公知的EMI胶带的断面图。
图7系表示铝材厚度对于磁场遮蔽的效果。
图8系表示本发明的电气胶带的粘着力试验。
图9系表示本发明的电气胶带的电磁波遮蔽试验装置图。
图10系表示耐燃性试验装置图。
详细说明本发明的多层层压型基材之制造方法及构造如下；图1系将相同基材，例如聚酯等通过多层层压所制得多层结构的层压型基材，在生产流程中利用涂胶均匀，并以极微量涂布在中间层的两面，再经由平整的压合轮，使多层间紧密结合，又为了增强胶合效果，必要时可将层压前的聚酯薄膜先由电晕(corona)加工，制得多层结构的层压型基材。
上述多层层压型基材的制造过程中，可依用途将该多层结构的层压型基材的中间层以导电的金属薄膜，例如以铜，铝箔等替换可得到具有EMI功能之电气胶带。
上述加工速度一般可设定为50～80m/min，干燥方法可采用热风式干燥箱干燥，使粘胶反应，固化以达到预期的物理性质。
将上述层压基材通过图2的上胶流程，在欲上胶面涂上一层富官能团的PU底胶，再将粘胶涂布于底胶上面，经由110℃～130℃的干燥温度，将残存的溶剂予以蒸发，使得胶面呈现稳定形态，保持感压式粘胶之特性。热管式烘箱干燥可以充分的达到其接着的效果。上胶干燥后涂膜厚度理想为50～75微米(2.0～3.0mil(密尔))，不论层压的层数，其在上胶流程中的上胶量皆相同，一般上胶量为0.75～0.8g/24(英寸)2。(试验方法)试验条件温度32±2℃湿度65±5％RH测试用样品应置于标准条件下40小时以上，使其达到完全平衡状态后，再进行测试。1.厚度(Thickness)试验使用厚度计，以接触压力52kPa的百分计或千分计量测，采用适当长度(25公分)的样品，使胶面向上，再以厚度计以约相等距离量测3点以上取其平均值。2.抗拉强度及伸长率(Tensile Strength and Elongation)试验设备拉力机(桌上型或落地型)测力计(Load Cell)为100kg，将测试样品，截成25.4mm×300mm的试片，将两端点各以拉力机上下夹头固定夹住，确认有效距离为100mm后，启动拉力机，夹头移动速度为300mm/min，拉伸至试片伸长断裂为止，并记录试片断裂时的拉力，此即为抗拉强度(抗张力)。
L2断裂时的长度，L1样品的原长度3.击穿电压(Dielectric Breakdown)试验设备AC Dielectric Tester选用测试电极为6.35mm2，取试片(25×120mm)置于上下电极之间，测试时电压从零开始上升，以0.5kv/sec之速度，逐渐增加，直到样品被击穿，并记下当时之最高电压。4.粘着力(180°pealing Adhesion)试验(参照图8)使用设备，拉力机定速每分钟300mm。
钢板SUS 304或302(尺寸51mm×127m×1.6mm)表面粗细度Ra＝0.050±0.025μM压着滚轮宽45mm，直径83mm，重量2000±50(g)的金属转轮外被覆有6mm厚之硫化橡胶，表面硬度为80±5(shoreA)。
首先以纱布沾浸挥发性溶剂如MEK或正己烷或丙酮试净302或304试验用钢板表面，放置5分钟，使表面完全干燥，将被测胶带截成25.4mm(宽)×250mm(长)，轻微贴合于钢片中央处，再以2000g的压着滚轮于钢片上对准试片来回压一次，速度为300mm/min，不可产生气泡，经辗压后，使钢板的试片余长伸出，以反折叠使胶部对胶部相粘，再静置20分钟。
测试时反折叠的胶带以180°向后拉，固定夹住于上夹头，并将钢板夹于下夹头，调整被测样品使其平齐启动拉力机，夹头的移动速度为300mm/min，在自动记录器上将15％以前及85％以后的数据舍去不计，至少取三组试片，以求得平均值。5.耐燃性(Flame Retardant)试验(参看图10)设备本生灯，铁棒，1/8英寸直径燃烧箱305mm×355mm×610mm，在箱底面放置适量的棉花。
测试步骤取试片18mm×900mm，以1/2宽度重叠倾斜卷绕于铁棒上，来回绕6次，(必要时试片一端卷1Kg之铁槌，使卷绕更紧密)卷绕后铁棒一端以纸胶带绕一圈作一记号，然后悬挂于燃烧试验箱底下平铺棉花。
本生灯之火焰高度约38mm，采倾斜方式(角度为20°)对准铁棒纸胶带下254mm处，直接燃烧棒轴15秒钟后，移离本生灯15秒钟，再燃烧15秒钟后移离15秒钟，如此反复5次。记录当火焰离开试棒时仍继续延烧的秒数，总共反复进行5次的总延烧时间不超过60秒钟者为合格。6.电磁波遮蔽试验电磁波遮蔽试验系依据美国FCC PART-15及MIL-461等的方法来测定(参照图9)。本测定方法系测定如电脑的显示器，在正常工作条件下所散射的干扰波，利用接收天线再连接至EMI接受器，经电压放大，读取数据。
实施例依据实施例及比较例更详细说明本发明，但本发明不受此限。实施例1将两层25μm聚酯薄膜以聚胺基甲酸酯层压用树脂贴合，在贴合前对薄膜进行电晕表面处理，表面能设定为50～60dyne/cm，在层压速度为100m/min，层压轮压力为15-25kg/cm2的条件下层压，层压后再经过烘箱的热风干燥(100～130℃×5～10min)，层压胶干燥厚度控制在1μm左右，使层合用胶能充分硬化，得到双层层压基材。
将上述制得的层压基材涂布底胶，面胶合计约为30～50μm的有色粘着剂，经由热风干燥(100～130℃×5～10min)，得到双层层压电气胶带。实施例2除了将实施例1的薄膜基材进行电晕处理，使基材表面能提高至60Dyne/cm，层压胶厚度增加至1.5μm，再经与实施例1相同的操作步骤得到双层层压电气胶带。比较例1将二层采用25μm的聚酯基材的Nitto-316黄色胶带(商品名，日东股份公司制)，利用物理方法再将二层相同特性及构造的胶带贴合，得到双层电气胶带。
表1 实施例与比较例的物性比较由表1得知实施例1，2与比较例1相比，其在厚度方面明显降低，在抗拉强度，介电强度等物性方面也有显著增强的效果，虽然厚度减少但是仍具有以往胶带所拥有的特性，这有助于实际应用时总体积的缩小，成本降低。因此，本发明非常适合电气方面的应用。实施例3上下两层使用材质相同厚度25μm的未上胶聚酯基材(1)，中间层则使用15μm之铝箔(2)，聚酯薄膜系依实施例1的操作方法来制作，然后涂布约35μm之粘胶后可得到如图5结构的多层EMI电气胶带。比较例2上下两层使用35μm之已含粘胶的聚酯薄膜(1)，中间层设置15μm之铝箔(2)，将三层材料在常温条件下层压形成三明治结构，其中第三层系使用35μm的聚酯薄膜，且双面上胶，得到如图6结构之EMI电气胶带。表2 实施例与比较例的物性比较
注遮蔽电磁效果为测试频率5Mhz状态所测得的结果。
由表3得知本发明的EMI电气胶带之总厚度虽远低于传统的EMI电气胶带，但因本发明中粘胶的使用量较少，因此，击穿电压仍高于比较例，而且，贴合性也较佳。实施例4除了使用3层25μm聚酯薄膜取代实施例1的2层薄膜外，其余操作同实施例1得到3层层压型电气胶带。比较例3除了使用与比较例1相同的胶带(MY9黄色胶带，台湾四维公司制)连续包绕3层外，其余操作同比较例1，得到3层包绕电气胶带。表3实施例与比较例的物性比较
表4铝材厚度对于磁场遮蔽效果测试数据
由本发明的多层层压电气胶带的制造方法所制得的电气胶带，其厚度虽低于传统胶带，但因结构不同使得本发明的耐电压性优于传统胶带，使用本发明的电气胶带可节省1/2的操作时间，可改善传统胶带因使用单层基材所造成厚度不均匀的现象，中间薄膜层可使用上色或产品标识等以利使用者的辨识。此外，由本发明的多层层压电气胶带的制造方法所制得之EMI(电磁波遮蔽)用电气胶带，其可提供绝缘效果，胶带中之金属薄膜具有保护层无氧化、腐蚀之虑，且其表面设置离型纸(例如自粘标签)后，可依设计形状经冲孔成型(kiss cutting)粘贴于所定的位置。再则，本发明的EMI(电磁波遮蔽)用电气胶带非常适用于要求避免产生噪声或外部干扰信号侵入的设备，例如个人电脑用显示器或电脑周边设备。
由上述得知本发明的多层层压电气胶带的制造方法及使用该方法所制得的电气胶带是一种全新的技术思想，不但具有传统胶带的功能，且提供许多优异的现有技术所无法得到的功能，具有充分的先进性，及工业实用性。
权利要求
1.一种电气胶带的制造方法，该方法包括将数层材质、厚度、形状不同的单片塑料薄膜两面涂粘胶、再叠置经压合轮层压，干燥以制得多层基材的步骤；及于该基材表面上涂布底胶、面胶、及干燥以得到电气胶带的上胶步骤，
2.如权利要求1的电气胶带的制造方法，其中在多层基材的制造步骤中塑料薄膜为一种选自由聚烯烃类，聚酯类及聚酰胺类制成的薄膜，该薄膜单层厚度为5～75μm。
3.如权利要求1的电气胶带的制造方法，其中在多层基材的制造步骤中该粘胶选自聚烯烃类，热溶胶，聚胺酯类及环氧树脂。
4.如权利要求1的电气胶带的制造方法，其中在多层基材的制造步骤中压轮层压压力为10～25kg/cm2，层压速度为100m/min，干燥条件为100～130℃×5～10min。
5.如权利要求1的电气胶带的制造方法，其中在上胶步骤中所用的基材表面为任一种选自橡胶系，热溶胶，压克力胶系，矽胶系等的树脂。
6.如权利要求1的电气胶带的制造方法，其中在上胶步骤中干燥条件为100～130℃×5～10min。
7.一种由权利要求1～6的电气胶带的制造方法所制得的电气胶带。
8.如权利要求7的电气胶带，其特征在于具有1500v/mil以上之绝缘特性，且张力可达25000PSI。
9.一种EMI电气胶带，其特征在于将如权利要求1所制成的电气胶带中的中间层的塑料薄膜以金属薄膜取代。
10.如权利要求9的EMI电气胶带，其中该金属薄膜为铜或铝箔，厚度为6～75μm。
11.如权利要求7的电气胶带，其中该塑料薄膜为上色塑料薄膜或另外设置标识记号的薄膜以兼作标识用途。
12.如权利要求7的电气胶带，其中该塑料薄膜总厚度为25～150μm。
全文摘要
本发明涉及电气胶带的制造方法,该方法包括将数层材质、厚度、形状不同的单片塑料薄膜两面涂粘胶、再叠置经压合轮层压、干燥而制得多层基材的步骤;及于该基材表面上涂布底胶、面胶、及干燥以得到电气胶带的上胶步骤,本发明还涉及使用该方法所制得之电气胶带及EMI电气胶带。
文档编号C09J7/02GK1250796SQ9812094
公开日2000年4月19日 申请日期1998年10月13日 优先权日1998年10月13日
发明者许栋材, 徐建明, 范植纯 申请人:台湾明尼苏达矿业制造股份有限公司