高性能塑料基材的制造方法

专利名称：高性能塑料基材的制造方法
技术领域：
本发明有关于一种塑料基材的制造方法，特别是有关于一种高耐热、厚的 功能性塑料基材的制造方法。
背景技术：
一般而言，高分子塑料膜的制作方法主要包括热押出(Melt Extrusion) 及溶液铸膜(Solution Casting)两大类，可参见美国专利US5152947及 US4473523所揭露的技术。在这两种技术中，前者常用于制作低熔点材料，例 如聚丙烯(PP， Polyproplylene)、聚乙烯(PE， Polyehtylene)等，而后者 则常应用于制作溶剂可溶解型高分子材料，特别是用在高耐热性高分子材料的 制备上，例如聚酰亚胺(PI， Polyimide)、聚醚砜(PES， Polyethyl Suphone)、 三醋酸纤维素(TAC， Triacetyl Cellulose)等，主要是因为这类高分子在未 达到熔点的加工温度时即已产生热裂解，或者是在需要以较低的温度进行生产 的情形下，才采用此方式进行制造。
第l图中显示出惯用的溶液铸膜法，其中铸膜溶液自供应源10送出，经过 输送马达带动的泵送机构12的供料而输送至涂布头14上，涂布头14可将该溶液 涂布于连续式的滚轮16上(在其它的应用中亦可涂布至连续式的钢带上)，并 经由第一烘箱18烘干后剥离，然后再经第二烘箱20的烘烤后，收巻成基材巻22 而完成制造过程。
另在第2图中显示出涂布头14之结构的例子，在此例中，此涂布头14为一 双层涂布头，涂布材料可分别自涂布头14内所设的二供应管道24、 26而供应至 滚轮16上。当然亦可根据实际需求而选用一层或多层的涂布头，以制作不同的 塑料膜，而当使用了双层以上的涂布头时，我们常称之多层溶液铸膜法(Co-Casting)。此种溶剂铸膜的技术虽可成功的制作出各种耐高温的高分子塑料膜，但亦 有不少的缺点，例如生产速度较慢、无法制作厚度较厚的塑料膜等，特别是当
塑料膜的厚度较厚时，例如50to，由于成膜过程中会有应力释放的问题，因此 常会造成塑料膜翘曲的困扰，形成应用上的极大困扰。
一般而言，较厚的塑料膜通常是应用到各类电子零组件上，作为补强板 (Stiffener)或绝缘材(Insulator)之用。另一方面，因为可挠性显示器基 材的需求，厚而高耐热的平整性塑料基材一直是业界所迫切需求的，但目前却 无良好的解决方案，同时此类基材除厚度、平整性及耐温性的需求以外，亦有 其它如阻水、隔氧，或者光色变化等功能性的需求，但同样的亦没有较好的解 决方案。

发明内容
基于以上所述，产业界长久以来一直需要有一种可实施的方法，来制备高 耐热的厚高分子基材，而本发明主要目的即是要提供一种制造高耐热、高机械 强度的高分子厚膜基材的方法。
根据本发明，其提供一种高性能的塑料基材的制造方法，其主要的步骤在 于首先制备二片复合接着板，其每一片均在一层由第一材料制成的保护层上形 成一层由第二材料制成的高温黏着层，而后将二片复合接着板以其高温黏着层 互相贴置的方式迭合在一起，来进行高温压合，透过高温软化并接合二高温黏 着层而形成一全新的复合塑料基材。此方法可有效地制作出可耐各种操作环境 的塑料材料，特别是适用于耐高温的操作应用。
本发明的另一种技术方案中，该第二材料高温黏着层内可以混入其它功能 性材料，例如可改变折射率的Si02颗粒、可改善热传导性的氮化物(A1N3)、可 吸收水气的CaO等、或是可以改变颜色的染料或颜料等，而形成同时兼具黏着 功能及所需特定功能的高温黏着层。另外，亦可使用多层结构的黏着层，其中 可包含有一功能层，例如一阻绝层，用以提供阻水及隔氧之功能者。
以下将配合若干实施例来说明本发明制造方法，同时并以数个范例来具体 解说。


第1图示意地显示出惯用的溶液铸膜法的制程；
第2图示意地显示出可应用于第1图中溶液铸膜法的双层涂布头；
第3A图及第3B图中分别显示出根据本发明第一实施例的塑料基材的复合
接着板制备步骤及压合接着步骤。
第4A图及第4B图中分别显示出根据本发明第二实施例的塑料基材的复合
接着板制备步骤及压合接着步骤。
第5A图及第5B图中分别显示出根据本发明第三实施例的塑料基材的复合 接着板制备步骤及压合接着步骤。
具体实施例方式
本发明有关于一种高性能的塑料基材的制造方法，其主要的步骤在于首先 制备二片复合接着板，其每一片均在一层由第一材料制成的保护层上形成一层 由第二材料制成的高温黏着层，而后将二片复合接着板以其高温黏着层互相贴 置的方式迭合在一起，来进行高温压合，透过高温软化高温黏着层形成一全新 的复合塑料基材。以下将分别针对此二步主要步骤(即制备复合接着板及压合 接着)来加以说明 1.制备复合接着板
本发明首先需制作多片多层复合接着板，在本发明第一实施例中，该多层 复合接着板是一双层复合接着板，如图3A中参考编号100所示。每一复合接着 板100均具有二层不同的材料，在图中分别以P1及P2加以标示，分别具有不同 的耐热特性，其中第二层P2的耐热性较低，即有较低的热软化点，用以做为高 温黏着层，而第一层P1具有比第二层P2高的热软化点，用以作为保护层。第 一层P1为一耐高温材料，可以是全芳香族或芳脂肪族与芳香族高分子材料，或 者第一层Pl可以是热固型材料或交链性材料，如聚酰胺Polyamide与聚酰亚胺 (如Dupont公司的Kevlar及Kapton)等高分子有机材料。第二层P2的材料可
以是任何可塑性塑料材料，其内亦可混入适当的功能性添加剂或颗粒。
这种复合接着板100可以由任何已知的制膜技术加以制作，如多层溶液铸膜法(含双层)或多层膜涂布法(含双层)等，而其所制得的复合接着板ioo内的
第一层及第二层间的接着强度必须要高于一给定数值，如O. 3kg/cm。 2.压合接着
在如前述制备完成多片复合接着板100后，接着即可将两片复合接着板100 进行压合接着，其将二片复合接着板100以各板高温黏着层P2互相靠贴的方式 迭置在一起，如图3A中所示，再施加压力及高温，将二板100透过高温黏着层 P2软化或融化而接着在一起，如图3B所示。压合接着所采用的温度为高于第二 层P2 (高温黏着层)材料的软化点，或是接近于第二层P2的熔点，使两片复 合接着板100的高温黏着层P2的材料在高温(和/或高压)的处理中产生材料 重排，形成密不可分的一体，进而将二片复合接着板100接合在一起，形成一 高性能的新塑料厚膜基材。
最好的热压合温度是高于第二层P2之材料的热软化点至少20。 C。
上述的说明为本发明基本原则，但实际应用上可视需求来加以变化。例如， 如第4A图及第4B图中所示，在二片复合接着板100的高温接着层P2内可以加入 其它功能的材料，如改变折射率的Si02颗粒、可改善热传导性的氮化物(A1N3)、 可吸收水气的CaO等、或改变颜色的染料或颜料、或其它金属颗粒等(如图中 标号110所示之颗粒)，以形成新的黏着层P3，因此当二片复合接着板100透过 黏着层P3而接合成单一塑料基材时，夹置于保护层100之间的黏着层P3即可因 其功能性颗粒11 O而提供该塑料基材所需的功能。
当然，二片接合在一起的复合接着板100的高温接着层P2并非必须全部以 含有功能性颗粒110的黏着层P3加以取代，也可以仅将其中一片复合接着板100 的高温接着层P2更换成含有功能性颗粒110的黏着层P3，而另一复合接着板100 则保留其高温接着层P2。在接合二片复合接着板100时，以高温接着层P2及黏 着层P3互相接合而达成，就此而言，黏着层P3的材质必须与高温接着层P2的 材质兼容。此种配置方式及其所得的塑料基材结构分别显示于图5A及图5B中。
另外，本发明的另一种技术方案中，该高温接着层P2或黏着层P3可以由 一多层结构(即双层以上)来取代，进而可提供阻水、隔氧等功能。此多层结 构可以由不同材料所构成，而其各种材料的热软化点必须低于第一层P1。例如该多层结构中可以包含有一层具有阻水或隔氧功能的阻绝层(Barrier Layer),因此在压合后，即可形成具有阻水或隔氧功能的功能性塑料基材。因 此，待压合的二片复合接着板100的接着层P2或黏着层P3可以是单纯的接着功 能层，或者是具有特定功能性的接着层。以上这些情况皆涵盖于本发明原则下。 综上所述，本发明利用复合接着板中较低温层材料的热可塑性来接着两 片，形成一新功能性高分子塑料基材，其优点包括有
(1) 对称结构，形成的厚基材不会有翘曲的问题。
(2) 利用接着层较低的温度可塑性进行两片板材的组合，减少一般传统 接着剂不耐热的缺点。
(3) 可应实际需求而赋予基板各类的功能。
(4) 保护层P1可采用高耐温及耐化学特性的材料，故可提供绝佳的基材 稳定性，特别是可保护内部材料的功能性。
以下将举数个范例来更具体地说明本发明制造方法，但是这些范例均是用 来阐明本发明方法的例子，并非是用来对本发明的范围加以限制。 实施例一
利用二种不同热性质的聚酰胺溶液(如Kapton及Nomex)，并采用惯用铸 膜的技术来加以制作复合接着板100，而此复合接着板100中的第一层Pl为玻璃 化转变温度(Glass Transition Temperature) Tg超过33(T C的Kapton层， 厚度为75Mm;而第二层P2是玻璃化转变温度Tg为270。 C以上的Nomex层，厚 度为12. 5Mm。此二片复合接着层100放置于高温的平板式压合机或连续式滚压 机上，并以超过310。 C的热压形成总厚度约为175他(7 mil)的塑料基材，其 整体的软化温度超过270。 C。 实施例二
采用聚酰亚胺酸溶液(Polyamic Acid)与Kaneka公司的热塑性聚酰亚胺 TPI (Thermoplastic Polyimide)溶液，配合多层溶液铸膜的技术做成复合接 着板IOO，其中第一层Pl为玻璃化转变温度Tg是380。 C以上的聚酰亚胺(PI) 层，厚度为75Mm，而第二层P2为玻璃化转变温度Tg是210。 C以上的TPI层， 厚度为12to。将二片复合接着板100放置于高温的平板式压合机或连续式滚压机上，并以300° C以上热压而形成总厚度约为175Mm (7 mil)的塑料基材。
以上的解释本发明的制造方法，其中所揭示的相关说明及附图均仅供阐述 本发明技术内容之用，以及揭示本发明较佳的实施例，并非限制本发明的范围。 另外，凡是针对本发明方法、比例或材料等的等效置换及变换，均应属于本发 明专利所保护的范围。
权利要求
1. 一种高性能塑料基材的制造方法，其特征在于包含有下列步骤(1)复合接着板制备二片复合接着板，其每一片包含有至少一第一层及一第二层，其中第一层由第一材料所制成，第二层由第二材料所制成，第一材料及第二材料具有不同耐热特性，且第二层具有较低的热软化点而具有较低耐热性，用以作为接着层，而第一层具有较高的热软化点或无热软化点，用以作为保护层；(2)压合接着将二片复合接着板迭置而使得两片接着板的第二材料贴靠在一起，并在压合温度下进行高温压合，该压合温度高于第二材料的热软化点，或接近第二材料的熔点，以使贴靠在一起的二层第二材料层因压合温度而产生材料重排，形成密不可分的一体层，进而将二片复合接着板接合成一片塑料基材。
2. 权利要求1所述的制造方法，其中第一材料为耐高温材料，选自包含有全芳香族高分子材料、芳脂肪族高分子材料、芳香族高分子材料、或含芳香族 结构的共聚合物材料在内的族群。
3. 权利要求l所述的制造方法，其中第二材料为热可塑性塑料材料。
4. 权利要求3所述的制造方法，其中第二材料内可以混入功能性添加剂。
5. 权利要求4所述的制造方法，其中功能性添加剂包含各类氧化物颗粒(如 Si02、 Ca0等)、氮化物颗粒(A1N3等)及金属颗粒。
6. 权利要求4所述的制造方法，其中功能性添加剂包含有染料或颜料，用 以改变颜色。
7. 权利要求1所述的制造方法，其中第二材料层包含有双层结构，或具有 至少二层材料，其各层材料的热软化温度均低于第一材料。
8. 权利要求l所述的制造方法，其中压合温度高于第二材料热软化温度 20。 C以上。
9. 权利要求l所述的制造方法，其中复合接着板以多层溶液铸膜法制作。
10. 权利要求l所述的制造方法，其中复合接着板以多层涂布法加以制作。
11.权利要求l所述的制造方法，其中复合接着板中第一层与第二层间的接着强度大于O. 3kg/cm。
全文摘要
一种高性能塑料基材的制造方法，其主要的步骤在于首先制备二片复合接着板，其中每一片均在一层由第一材料制成的保护层上形成一层由第二材料制成的高温黏着层，而后将二片复合接着板以高温黏着层互相贴置的方式迭合在一起，来进行高温压合，透过高温软化并接合二高温黏着层而形成全新的复合塑料基材，此方法可有效地制作出耐受各种操作环境的塑料材料，特别是适合耐高温的操作应用所使用的塑料材料。
文档编号B32B37/14GK101284437SQ2007100393
公开日2008年10月15日 申请日期2007年4月11日 优先权日2007年4月11日
发明者庄坤儒 申请人:庄坤儒