無粘接劑芳香族聚醯胺-聚酯疊層體及其製造方法和製造裝置的製作方法

2023-04-26 03:53:11

專利名稱：：無粘接劑芳香族聚醯胺-聚酯疊層體及其製造方法和製造裝置的製作方法
技術領域：
：本發明涉及作為絕緣材料等使用的片狀、條狀或帶狀的無粘接劑芳香族聚醯胺-聚酯疊體及其製造方法和製造裝置。技術背景芳香族聚醯胺纖維，是作為諾梅克斯(乂一>少夕只)(duPont公司的註冊商標)而公知的芳香族聚醯胺，有很好的電絕緣性、耐熱性、耐藥品性等，所以，作為電絕緣材料在很多方面被使用。已往，將芳香族聚醯胺纖維和芳香族聚醯胺紙漿混抄製成芳香族聚醯胺紙，用粘接劑把該芳香族聚醯胺紙和聚酯薄膜或聚酯片疊層粘接起來而形成的芳香族聚醯胺-聚酯疊層體是公知的(見專利文獻1~專利文獻1中，揭示了將等離子處理過的芳香族聚醯胺薄膜、芳香族聚醯胺無紡布和半硬化狀態的粘接劑形成為一體化的預浸成型片。專利文獻2中，揭示了把m-芳香族聚醯胺纖維(7，$卜'74歹!J!7卜')及耐熱性短纖維構成的芳香族聚醯胺紙和聚對苯二甲酸乙二酯系薄膜用溫度220~250。C、線壓50kg/cm以上的條件加壓.熱粘接形成的無粘接劑芳香族聚醯胺疊層體。專利文獻3中，揭示了由在芳香族聚醯胺紙中熔融含浸了聚酯的聚酯層構成的芳香族聚醯胺-聚酯疊層體的製造方法。專利文獻4中，揭示了用壓延加工法把m-芳香族聚醯胺紙和聚酯薄膜疊層做成疊層片的製造方法。上述專利文獻l記載的技術，由於要使用粘接劑，所以，除了存在著粘接劑的塗敷或需要粘接膠帶等的問題外，還存在著對粘接劑中的溶劑揮發進行處理等各種問題。專利文獻5中也同樣地，雖然是使芳香族聚醯胺纖維無紡布含浸熱硬化性樹脂，作為預成型料，但仍然是將熱硬化性作為粘接劑使用的類型。專利文獻2、3、4中，不使用粘接劑，而是將聚酯薄膜、聚酯片等與芳香族聚醯胺纖維或芳香族聚醯胺紙疊層，將聚酯熔融，使其含浸到芳香族聚醯胺纖維或芳香族聚醯胺紙中。但是，為了熔融聚酯，必須要加熱到它的玻化溫度以上，這樣，冷卻後的聚酯再次結晶化，有損其柔軟性。專利文獻1:日本特開2003-246018號公報專利文獻2:日本特開平07-32549號7公報專利文獻3:日本特開平07-299891號公報專利文獻4:日本特開平08-099389號公報專利文獻5:日本特開平11-209484號公報
發明內容本發明的課題是不使用粘接劑、不損害芳香族聚醯胺紙和聚酯的特徵、不損害聚酯的柔軟性、容易對應環境地製造芳香族聚醯胺-聚酯疊層體。本發明提供的無粘接劑芳香族聚醯胺-聚酯疊層體由芳香族聚醯胺纖維和芳香族聚醯胺漿構成，其特徵在於，是將等離子表面處理過的芳香族聚醯胺紙和等離子表面處理過的聚酯薄膜，在室溫200。C的溫度下用加壓輥連續地疊層粘接而成的。本發明疊層體的特徵在於，上述芳香族聚醯胺紙和聚酯薄膜不使用粘接劑，而且基本不使上述聚酯熔融，是直接疊層粘接而成的。另外，本發明提供了無粘接劑芳香族聚醯胺-聚酯疊層體的製造方法，所述無粘接劑芳香族聚醯胺-聚酯疊層體由芳香族聚醯胺紙和芳香族聚醯胺纖維構成，其特徵在於，將等離子表面處理過的芳香族聚醯胺紙和等離子表面處理過的聚酯薄膜，在室溫200。C的溫度下，用一對加壓輥、在線壓為200kg/cm以上的壓力下，疊層粘接而成。'另夕卜，本發明提供的無粘接劑芳香族聚醯胺-聚酯疊層體的製造裝置，其特徵在於，備有抽出等離子表面處理過的芳香族聚醯胺紙的機構、抽出等離子表面處理過的聚酯薄膜的機構、對重疊的上述芳香族聚醯胺紙和聚酯薄膜施加壓力的疊層粘接機構、檢測.控制該疊層粘接機構的壓力的機構、將疊層了的片狀疊層體巻起的機構、檢測.控制抽出速度和/或巻起速度的機構。根據本發明，可以實現不使用粘接劑、不損害芳香族聚醯胺紙和聚酯的特徵、不損害聚酯的柔軟性、容易對應環境的環境適合型芳香族聚醯胺-聚酯疊層體及其製造方法和製造裝置。圖l是本發明實施形態的疊層.粘接裝置的概念圖。圖2是本發明另一實施形態的疊層*粘接裝置的概念圖。圖3是說明本發明實施形態中的輥彎修正的概略圖。圖4是說明輥撓曲的圖。具體實施方式上述芳香族聚醯胺紙-聚酯疊層體的粘接面，是芳香族聚醯胺紙和聚酯薄膜直接相接，用顯微鏡觀察時，可以辨認出幾nm左右的極薄交界層。即，可以認為是多孔質性的芳香族聚醯胺紙的表面層與聚酯薄膜表面層直接結合。雖然尚不明了該交界層是怎樣的構造或具有怎樣的功能，但可以認為這是本發明無粘接劑芳香族聚醯胺紙-聚酯疊層體的一個特徵。疊層體的芳香族聚醯胺紙及聚酯薄膜的厚度沒有特別限制，但是，作為片狀、帶狀或條狀絕緣材使用時，芳香族聚醯胺紙的厚度在30~150jim、聚酯薄膜的厚度在100~200nm，是比較實用的。另外，3層的合計厚度最好為130~350jun。上述的芳香族聚醯胺-聚酯疊層體中，上述溫度最好在所用的聚酯薄膜的玻化溫度以下。如果加熱溫度高於玻化溫度，則疊層體中的聚酯冷卻時再次結晶化，失去柔軟性或變脆，其使用性變差，特性也降低。另外，上述疊層體，最好具有芳香族聚醯胺紙-聚酯薄膜-斧香族聚醯胺紙這樣的三層構造。另外，從機械強度、柔軟性、成本、絕緣性方面考慮，上述聚酯，最好是聚對苯二甲酸乙二酯(PET)或聚萘二甲酸乙二酯(PEN)。上述溫度，必須在所用的聚酯薄膜的玻化溫度以下。如果加熱溫度高於聚酯的玻化溫度，則疊層體冷卻時，聚酯再次結晶化，會失去其柔軟性。作為PEN的具體例，有帝人.帝優博思(於'工求^)(林)銷售的商品名為帝奧耐克思(f才才'7夕義)的產品，它是二軸延伸的聚萘二曱酸乙二酯。另外，PET的玻化溫度約為78'C，PEN的玻化溫度約為121'C。芳香族聚醯胺紙具有電絕緣性、化學穩定性、耐熱性，聚酯具有柔軟性、氣液不透性，所以，把芳香族聚醯胺紙配置在疊層體的兩面，把聚酯作為芯材配置。如前所述，作為芯材的聚酯材料，最好是聚對苯二甲酸乙二酯或聚萘二曱酸乙二酯。上述輥最好由剛度高的材質做成。已往通常的方法中，是將橡膠製輥和金屬制輥組合使用，但是，橡膠製的輥，其加壓面變形，不能對疊層體施加充分的壓力。為此，採用金屬等比橡膠輥剛性高的材質構成的一對加壓輥，可以對疊層體施加充分的壓力。另外，上述無粘接劑芳香族聚醯胺-聚酯疊層體的製造方法中，上述輥最好備有輥彎方式的撓曲修正機構，由此調節輥的撓曲量。即使採用剛性高的金屬輥，輥相對於夾著疊層體的加壓面也會有一些彎曲，結果，造成不能對疊層體施加充分的壓力，或者對局部施加了不均的壓力。為此，為了調節撓曲量，對疊層體施加充分的加壓力，最好設置輥彎方式的撓曲修正機構。其詳細構造後面說明。至少上述輥最好配置在溫度可控制的環境內。為了至少將對疊層體進行加壓疊層的機構保持為所需溫度，例如設置備有預熱.漸冷區域的溫度調節裝置。雖然在室溫下加壓也能疊層，粘接，但是，為了提高粘接速度、充分降低加壓力，最好把聚酯薄膜保持在比室溫高並且比聚酯薄膜的玻化溫度低的溫度。另外，上述無粘接劑芳香族聚醯胺-聚酯疊層體的製造裝置中，上述疊層粘接機構最好是一對輥。上述輥最好備有輥彎方式的撓,修正機構，由此調節輥的撓曲量。另外，至少上述疊層粘接機構最4配置在溫度可控制的機構內。另外，上述輥彎方式的撓曲修正機構，最好對輥左右的軸賦予獨立或不同的修正量。本發明中所說的等離子表面處理，是採用直流、交流或高頻的化學等離子處理，是在真空或各種環境下進行的低溫等離子法，包含電暈放電(大氣壓附近)、輝光放電(真空、減壓下)。通過該等離子表面處理，將芳香族聚醯胺紙及聚酯薄膜或聚酯片的表面改性，在芳香族聚醯胺紙和薄膜表面形成某種官能基例如COOH、OH基。另夕卜，上述表面改性的結果是，可以在200'C以下的低溫中，將芳香族聚醯胺紙-聚酯薄膜疊層體牢固地疊層.粘接。這一特性從上述專利文獻揭示的內容中推斷不出，是極為特異的現象。另外，等離子處理，作為提高各種樹脂粘接性的方法是公知的，所以，對於等離子處理本身的說明從略。下面，參照附圖用實施例說明本發明。圖l是本發明中使用的疊層體壓接裝置的概念圖。圖中，把從芳香族聚醯胺紙的巻軸3、4抽出的芳香族聚醯胺紙5以及從聚酯薄膜的巻軸6抽出的聚酯薄膜7，重疊成為三層的夾心構造，供給到一對金屬輥l、2之間。疊層體被金屬輥壓接，不用粘接劑地直接疊層.粘接。芳香族聚醯胺紙5的粘接面和聚酯薄膜7的兩面，在疊層前預先進行了等離子表面處理。為了檢測並調節輥的加壓力，設置了帶控制裝置的加壓裝置9。加壓力的線壓為200kgf/cm以上，最好在300kgf/cm以上。另外，設定輥的旋轉速度，在輥的前後控制抽出巻軸、巻繞巻軸的旋轉速度，使材料具有一定的張力。為了更正確地控制速度，可以用檢測器10計測輥上的疊層體移送速度，反饋為輥旋轉速度。適合於生產性的移送速度，根據加壓力及溫度而變化，加壓力越高，或溫度越高，移送速度呈越快的傾向。根據速度的要求，為了用預熱或來自輥的傳熱將材料提高到有效溫度，也可以把預熱溫度或輥溫度設定為玻化溫度+50。C+100'C左右。但是，要進行溫度控制，使要粘接的聚酯薄膜的溫度不過熱，即,不高於其玻化溫度。疊層.粘接後的疊層體8，被巻繞在巻繞巻軸ll上。作為輥疊層.粘接裝置必須具有的條件有，疊層體寬度方向的均勻荷載及輥表面溫度的均勻性(寬度方向及圓周方向)。為了實現該條件，最好採用高精度的輥(圓筒度、正圓度、偏差小)、輥撓曲修正機構、表面溫度均勻機構(例如熱媒循環輥的使用等)。圖2是另一實施例的疊層.粘接裝置的概念圖。與圖1中相同的標記表示相同的部件。與圖l的不同點是，把輥設置在預熱.漸冷區域12內。這樣，可以對材料進行預熱.漸冷，防止材料的急劇加熱、急劇冷卻，從而防止因材料的急劇加熱、急劇冷卻形成熱膨脹時的折鈹等。另外，在輥的傳熱方面，由於接觸時間短，有時不能加熱到所需的材料溫度，但是，用該預熱.漸冷區域將材料預熱，可以補充其所需的熱量，提高生產速度。另外，設置用於檢測*控制預熱*漸冷區域12內溫度的控制裝置18。圖1、2中，為了清楚起見，輥加壓裝置9是在輥上面示出的，但實際上其是安裝在輥軸的支承構造體上的。本發明的實施形態中，一對輥最好用比橡膠輥剛性高的鐵系材料構成，但是，即使如此，如圖4所示，在疊層.粘接時輥的中間部也有可能會撓曲，不能對疊層體施加充分的加壓力，或者不均勻地對局部施加加壓力。為了解決這一問題，與輥加壓裝置9分開地安裝輥彎修正機構13,在短時間內變更.修正或改正輥外形。圖3表示其一例。圖3中，對輥l、2的軸14、15施加壓力F。另一方面，為了防止輥l、2及其軸14、15夾著疊層體8時如圖4所示地彎曲，對疊層體8不能作用一定且充分的加壓力，在與加壓方向相反的方向，施加壓力P。把該方法稱為輥彎修正。輥彎修正，最好對左右的加壓裝置獨立地進行。表1-1及表1-2，表示本發明的實施形態在各種條件下得到的疊層體的性狀。採用在真空中低溫預先用等離子處理過的、厚度為50fim及130jun的芳香族聚醯胺紙及厚度為125jim的PEN，用圖2所示的裝置，形成為芳香族聚醯胺紙-PEN-芳香族聚醯胺紙這樣的夾心構造，用表l-l及表l-2所示的條件，進行疊層.粘接。<得到的無粘接劑芳香族聚醯胺-聚酯疊層體，其性狀如表1-1和表l-2的評價欄所示。根據粘貼評價，聚酯薄膜採用PEN時，輥溫度低於玻化溫度，在121。C以下，最好為110~40°C。疊層體的輥線壓在300kgf/cm以上，最好在400kgf/cm以上，如果過高則不經濟，所以，在lOOOkgf/cm左右以下是適合的。疊層體的輥移送速度(從輥抽出的速度)，根據輥溫度和線壓而變化，從疊層體的生產率、成本方面等著眼決定適當的移送速度。表所示實施例中，該移送速度是0.5m/分以上，最好為l20m/分。根據疊層體的粘貼評價，實施例3、6~10、13~16的疊層體，顯示了極好的粘貼性。這些疊層體是在適當的移送速度、適當的溫度、適當的線壓下疊層.粘接而成的。表l-l記號說明x:容易剝落一般剝落O:粘貼良好◎:粘貼極好tableseeoriginaldocumentpage11表l-2記號說明x:容易剝落△:一般剝落O:粘貼良好粘貼極好tableseeoriginaldocumentpage12表l-l和表l-2中，加壓輥溫度以50110。C示出，由於低於所用的聚酯薄膜(PEN)的玻化溫度，所以，聚酯薄膜不引起玻化(特別是熔融'流動程度的變化)。在這樣的條件下，芳香族聚醯胺紙與聚酯薄膜能牢固地粘接，這一點是以前沒有預想到的。在這一點，本發明與使聚酯熔融粘接的專利文獻2、3、4揭示的技術有本質上的不同。如上所述，根據本發明，能得到不用粘接劑的、粘貼性好的芳香族聚醯胺-聚酯薄膜疊層體。權利要求1.無粘接劑芳香族聚醯胺-聚酯疊層體，由芳香族聚醯胺纖維和芳香族聚醯胺漿構成，其特徵在於，是將等離子表面處理過的芳香族聚醯胺紙和等離子表面處理過的聚酯薄膜，在室溫～200℃的溫度下，用加壓輥連續地疊層粘接而成的。2.如權利要求1所述的無粘接劑芳香族聚醯胺-聚酯疊層體，其特徵在於，所述溫度，在所用的聚酯薄膜的玻化溫度以下。3.如權利要求1所述的無粘接劑芳香族聚醯胺-聚酯疊層體，其特徵在於，所述疊層體，具有芳香族聚醯胺紙-聚酯薄膜-芳香族聚醯胺紙這樣的三層構造。4.如權利要求1所述的無粘接劑芳香族聚醯胺-聚酯疊層體，其特徵在於，所述聚酯，是聚對苯二甲酸乙二酯或聚萘二甲酸乙二酯。5.無粘接劑芳香族聚醯胺-聚酯疊層體的製造方法，所述無粘接劑芳香族聚醯胺-聚酯疊層體由芳香族聚醯胺纖維和芳香族聚醯胺漿構成，其特徵在於，將等離子表面處理過的芳香族聚醯胺紙和等離子表面處理過的聚酯薄膜，在室溫200。C的溫度下，用一對加壓輥、在線壓為200kg/cm以上的壓力下，進行疊層粘接。6.如權利要求5所述的無粘接劑芳香族聚醯胺-聚酯疊層體的製造方法，其特徵在於，所述溫度，在所用的聚酯薄膜的玻化溫度以下。7.如權利要求5所述的無粘接劑芳香族聚醯胺-聚酯疊層體的製造方法，其特徵在於，所述疊層體，具有芳香族聚醯胺紙-聚酯薄膜-芳香族聚醯胺紙這樣的三層構造。8.如權利要求5所述的無粘接劑芳香族聚醯胺-聚酯疊層體的製造方法，其特徵在於，所述聚酯，是聚對苯二甲酸乙二酯或聚萘二甲酸乙二酯。9.如權利要求5所述的無粘接劑芳香族聚醯胺-聚酯疊層體的製造方法，其特徵在於，所述輥由剛性材質做成。10.如權利要求5所述的無粘接劑芳香族聚醯胺-聚酯疊層體的製造方法，其特徵在於，所述輥備有輥彎方式的撓曲修正機構，由此調節輥的撓曲量。11.如權利要求5所述的無粘接劑芳香族聚醯胺-聚酯疊層體的製造方法，其特徵在於，至少所述輥配置在溫度可控制的環境內。12.無粘接劑芳香族聚醯胺-聚酯疊層體的製造裝置，其特徵在於，備有抽出等離子表面處理過的芳香族聚醯胺紙的機構、抽出等離子表面處理過的聚酯薄膜的機構、對重疊的所述芳香族聚醯胺紙和聚酯薄膜施加壓力的疊層粘接機構、檢測*控制該疊層粘接機構的壓力的機構、將疊層粘接了的片狀或帶狀疊層體巻起的機構、檢測*控制抽出速度和/或巻起速度的機構。13.如權利要求12所述的無粘接劑芳香族聚醯胺-聚酯疊層體的製造裝置，其特徵在於，至少所述疊層粘接機構配置在溫度可控制的機構內。14.如權利要求12所述的無粘接劑芳香族聚醯胺-聚酯疊層體的製造裝置，其特徵在於，所述疊層粘接機構是一對加壓輥。15.如權利要求14所述的無粘接劑芳香族聚醯胺-聚酯疊層體的製造裝置，其特徵在於，所述輥備有輥彎方式的撓曲修正機構，由此調節加壓輥的軸方向的撓曲量。16.如權利要求15所述的無粘接劑芳香族聚醯胺-聚酯疊層體的製造裝置，其特徵在於，所述輥彎方式的撓曲修正機構對加壓輥的左右軸賦予獨立或不同的修正量。全文摘要本發明中，不用粘接劑將芳香族聚醯胺紙和聚酯薄膜粘接，不損害芳香族聚醯胺紙及聚酯薄膜的特性，製造環境適合型的疊層體。本發明提供無粘接劑芳香族聚醯胺-聚酯疊層體及其製造方法和製造裝置。本發明的無粘接劑芳香族聚醯胺-聚酯疊層體，由芳香族聚醯胺纖維和芳香族聚醯胺漿構成，是將等離子表面處理過的芳香族聚醯胺紙和等離子表面處理過的聚酯薄膜，在室溫～200℃的溫度下，用加壓輥直接疊層粘接而成的。文檔編號B32B27/36GK101234547SQ2008100022公開日2008年8月6日申請日期2008年1月8日優先權日2007年1月31日發明者與倉三好,中西悟,井上哲夫,多田健一郎申請人:株式會社日立工程服務;河村產業株式會社