聚酯合膠導電膠片的製作方法

2023-12-03 07:48:01

專利名稱：聚酯合膠導電膠片的製作方法
技術領域：
本發明是關於一種藉三層共擠出(co-extrusion)方式所製造的聚酯合膠導電膠片，其表面阻抗不超過108歐姆，而適用於包裝集成電子產品以及零件等。
近來因應各種集成電子產品、零件等包裝材料需要導電的要求，而發展出聚酯合膠導電膠片，同時兼具聚酯的韌性及ABS系或PS系的耐熱性。
本發明的目的在於，提供一種聚酯合膠導電膠片不但具有較佳的導電性而且具有聚酯較強的機械強度，且由於導電層含有ABS系或PS系而提高耐熱溫度至85℃以上，即同時兼具了聚酯與ABS系或PS系的優點；此導電膠片特別適用於集成電子產品及零件的包裝；本發明的膠片的表面阻抗不超過108歐姆。
本發明的目的可以按下述實現一種聚酯含膠導電膠片，其包括藉三層共擠出方式所製造的三層結構，中間層為聚酯及/或共聚酯及/或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物及/或聚苯乙烯(使用此物質時須添加增韌劑，以增加韌性及控制流動指數不小於5.0克/10分鐘，荷重10公斤，溫度250℃)，上、下層各含有碳黑而成為導電性層，該上、下層各包含(a)重量比99.9-0.1％的結晶性或非結晶性聚酯或共聚酯；(b)重量比0.1-99.9％的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物或聚苯乙烯；(c)重量比0.1-30％的相容劑[以(a)+(b)為基準計算]；(d)重量比0.1-20％的增韌劑[以(a)+(b)為基準計算]；及(e)重量比3-25％的碳黑[以(a)+(b)為基準計算]；該導電性層的表面阻抗不超過108歐姆，且其在擠出步驟時的流動指數不低於5.0克/10分鐘(荷重10公斤，溫度250℃)，該膠片的厚度是介於0.1-1.2毫米間，而上、下兩層的厚度是共佔膠片總厚度的2-80％。其中聚酯及共聚酯的本性粘度為0.4-1.2，熔點為200-330℃，聚酯為單聚酯如聚丁烯對苯二甲酯、聚乙烯對苯二甲酯、聚環己烷二甲烯對苯二甲酯，共聚酯是由適當的二元酸及二元醇所合成
(a)二元醇乙二醇、1，4-丁二醇、1，5-戊二醇、1，6-己二醇、二甘醇、1，4-二甲醇環己烷、3-甲基-戊二醇、2-甲基-己二醇；(b)二元酸丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、環己烷羧酸、對苯二甲酸、異苯二甲酸。
其中相容劑是EGMA-g-As系或PS-PMMA系或1，4-環己烷二甲醇二苯甲酸酯，其軟化點是介於30-120℃間。其中增韌劑包括SBS系(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)或SEBS系(苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯)或熱塑性聚酯彈性體。
本發明的聚酯合膠導電膠片，包括利用三層共擠出方式所製造的三層結構。其中上層和下層皆為聚酯及/或共聚酯與ABS系及/或PS系所形成的合膠與碳黑而成為導電性層，該導電性層的流動指數較中間層為高，易於向膠片邊緣擴散，該中間層為聚酯及/或共聚酯及/或ABS系及/或PS系。
本發明中，上層和下層所含的碳黑重量比各3-25％，最佳重量比9-20％，可用的碳黑為爐黑或槽黑，例如XC-72(Cabot公司產品)及Ketjen Black EC(荷蘭AKZO公司產品)。
整個膠片的厚度為0.1至1.2毫米，較佳0.1至1.0毫米，導電粒子的流動指數大於5.0克/10分鐘(荷重10公斤，溫度250℃)。導電粒子合膠的比例(聚酯+共聚酯)/(ABS系-PS系)為0.001-999，最佳0.067-1.5。製造本發明的聚酯合膠導電膠片須有二個擠出機，以共擠出方式製得。其中，螺杆溫度為210-250℃，模頭溫度為230-260℃，此膠片的真空成型(或壓空成型)溫度為130-160℃。
聚酯系與ABS系或PS系原來彼此不相容，為使達到較佳的相容性必須加入適當的相容劑。本發明中所採用的相容劑為含有適當量的EGMA-g-AS系或PS-PMMA系或1，4-環己烷二甲醇二苯甲酸酯，其軟化點是介於30-120℃間，此相容劑亦可當作分散劑使用，適當添加量為重量比0.1-30％。
為使上、下導電層及中間層改善耐衝擊強度或調整相對流動性，故本發明中加入適量的增韌劑，包括SBS系(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)或SEBS系(苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯)或熱塑性聚酯彈性體，適當的添加量為重量比0.1-20％。
更詳而言之，本發明中，上、下二導電層各包含
(a)重量比99.9-0.1％的結晶性或非結晶性聚酯或共聚酯；(b)0.1-99.9重量％的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物或聚苯乙烯；(c)重量比0.1-30％的相容劑[以(a)+(b)為基準計算]；(d)重量比0.1-20％的增韌劑[以(a)+(b)為基準計算]；(e)重量比3-25％的碳黑[以(a)+(b)為基準計算]。
本發明的膠片的厚度是介於0.1-1.2毫米間，而上、下兩層的厚度是共佔膠片總厚度的2-80％，較佳3-25％。本發明中的聚酯為單聚酯如聚丁烯對苯二甲酯、聚乙烯對苯二甲酯、聚環己烷二甲烯對苯二甲酯，共聚酯由適當的二元酸及二元醇所合成(a)二元醇乙二醇、1，4-丁二醇、1，5-戊二醇、1，6-己二醇、二甘醇、1，4-二甲醇環己烷、3-甲基-戊二醇、2-甲基-己二醇；(b)二元酸丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、環己烷羧酸、對苯二甲酸、異苯二甲酸。
製造本發明所用的導電性酯粒的方法是將聚酯及/或共聚酯與丙烯睛-丁二烯-苯乙烯共聚物及/或聚苯乙烯、相容劑、增韌劑、碳黑分別經計量器下料混合，最後經雙軸壓出機塑化、熔融、造粒，再以三層共擠出方式製得聚酯合膠導電膠片。
實施例1將20份的聚乙烯對苯二甲酯(PET，遠東紡織公司產品，編號CB602，本性粘度(IV)為0.80，測試是在25℃之重量比60％的酚及重量比40％的四氯乙烷混合溶劑中進行)、100份的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(國喬公司產品，編號D-120)、10份的相容劑(美國VELSICOL化學公司產品，編號(Benzoflex 352)、5份的增韌劑(美國SHELL公司產品，編號Kraton D-1300X)及20份的碳黑(CABOT公司產品，編號XC-72)分別經體積式計量器餵入直徑54毫米的雙軸擠出機(L/D＝36)內混煉製成導電性聚酯粒，擠出機的吐出量為每小時100公斤，模頭壓力維持在3-6Mpa，每一加熱區的溫度控制在230-250℃，由於適當的模頭壓力控制，酯條擠出均勻順利，使能製得平均直徑及長度約3毫米的導電性酯粒。
然後將此導電性酯粒除溫及乾燥，去除水份至100ppm以下，經Barmag共擠出機的外層副機(直徑75毫米，L/D＝32)熔融擠出經三層膠片T型模頭(溫度控制255℃)，作成上、下導電層，另外將丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(國喬公司產品，編號D-100)餵入Barmag共擠出機的中間層主機(直徑120毫米，L/D＝32)，熔融後，經同一T型模頭擠出當作中間層。共擠出因有一分歧管裝置，可確保上、中、下三層均有效分層，並經T型模頭吐出時緊密熔融貼合。T型模頭的寬度為1380毫米，出口間隙為0.8，三層膠片的厚度為0.32毫米，其中中間層厚度為0.24毫米，上、下二導電層的厚度各為0.04毫米。
此導電性三層膠片經表面阻抗及衝擊強度測試均有令人滿意的結果，且其軟化點溫度為96℃(依ASTM D1525方法，荷重1公斤的測試結果)，如表1所示。為了解此導電性三層膠片的真空成型性，經成型溫度140℃加熱2秒鐘，即可得到成型完整的成品，此成品經表面阻抗測試，所得結果亦非常佳，並無增加表面阻抗值，顯示經真空成型後，不影響表面阻抗值。
實施例2重複實例1的組成及步驟，但是導電層的100份的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物改為聚苯乙烯(奇美公司產品，編號PH-88H)，而且10份的相容劑改為EGMA-g-AS是(日本油脂產品，MOPY PA-A4400)。組成及測試結果示於表1中。
實施例3重複實例1的組成及步驟，但是導電層的20份的聚乙烯對苯二甲酯改為共聚酯(美國Eastman公司產品，編號PETG 14471，本性粘度為0.75)，10份的相容劑改為PS-PMM系(日本東亞合成產品，GP 305)，而且中間層的100份的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物改為聚苯乙烯(奇美公司產品，編號PH-88H)。組成及測試結果示於表1中。
實施例4重複實例1的組成及步驟，但是導電層的100份的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物改為聚苯乙烯(奇美公司產品，編碼PH-88H)，而5份的增韌劑改為SEBS(美國SHELL公司產品，編號Kraton G-1652)，且中間層的100份的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物改為聚苯乙烯(奇美公司產品，編號PH-88H)。組成及測試結果示於表1中。
實施例5重複實例4的組成及步驟，但是5份的增韌劑改為熱塑性聚酯彈性體(美國杜邦公司產品，編號Hytrel 4078)，而且中間層的100份的聚苯乙烯改為共聚酯(美國Eastman公司產品，編號PETG 14471，本性粘度為0.75)。組成及測試結果示於表1中。
實施例6重複實例1的組成及步驟，但是導電層不加相容劑。並依實例1中的製程條件製成三層的導電性膠片，結果發現導電性膠片的上、下導電層與中間層有剝離分層現象，其衝擊強度亦變差；而且亦因為碳黑在聚合物中的分散不佳，表面阻抗值增大。組成及測試結果示於表1中。
實施例7重複實例4的組成及步驟，但是導電層不加增韌劑，並依實例4中的製程條件製成三層的導電性膠片，由測試結果發現其衝擊強度變差易碎。組成及測試結果示於表1中。
雖然本發明已經以實例來具體說明，但是該些實例是用以本發明而非用以限制本發明範圍，即大凡依本發明精神與範疇所作的各種均等變化及修飾例皆仍應屬於本發明的專利範圍內。
權利要求
1.一種聚酯含膠導電膠片，其特徵在於包括藉三層共擠出方式所製造的三層結構，中間層為聚酯及/或共聚酯及/或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物及/或聚苯乙烯(使用此物質時須添加增韌劑，以增加韌性及控制流動指數不小於5.0克/10分鐘，荷重10公斤，溫度250℃)，上、下層各含有碳黑而成為導電性層，該上、下層各包含(a)重量比99.9-0.1％的結晶性或非結晶性聚酯或共聚酯；(b)重量比0.1-99.9％的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物或聚苯乙烯；(c)重量比0.1-30％的相容劑[以(a)+(b)為基準計算]；(d)重量比0.1-20％的增韌劑[以(a)+(b)為基準計算]；及(e)重量比3-25％的碳黑[以(a)+(b)為基準計算]；該導電性層的表面阻抗不超過108歐姆，且其在擠出步驟時的流動指數不低於5.0克/10分鐘(荷重10公斤，溫度250℃)，該膠片的厚度是介於0.1-1.2毫米間，而上、下兩層的厚度是共佔膠片總厚度的2-80％。
2.如權利要求1所述的聚酯合膠導電膠片，其特徵在於聚酯及共聚酯的本性粘度為0.4-1.2，熔點為200-330℃，聚酯為單聚酯如聚丁烯對苯二甲酯、聚乙烯對苯二甲酯、聚環己烷二甲烯對苯二甲酯，共聚酯是由適當的二元酸及二元醇所合成(a)二元醇乙二醇、1，4-丁二醇、1，5-戊二醇、1，6-己二醇、二甘醇、1，4-二甲醇環己烷、3-甲基-戊二醇、2-甲基-己二醇；(b)二元酸丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、環己烷羧酸、對苯二甲酸、異苯二甲酸。
3.如權利要求1所述的聚酯合膠導電膠片，其特徵在於其中相容劑是EGMA-g-As系或PS-PMMA系或1，4-環己烷二甲醇二苯甲酸酯，其軟化點是介於30-120℃間。
4.如權利要求1所述的聚酯合膠導電膠片，其特徵在於增韌劑包括SBS系(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)或SEBS系(苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯)或熱塑性聚酯彈性體。
全文摘要
一種聚酯合膠導電膠片,其特徵包括藉三層共擠出方式所製造的三層結構。其中上層和下層皆為聚酯及/或共聚酯與丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物(簡稱ABS)及/或聚苯乙烯(簡稱PS)所形成的合膠與碳黑而成為導電性層,該導電性層的表面阻抗不超過10
文檔編號H01B1/00GK1242286SQ9810304
公開日2000年1月26日 申請日期1998年7月21日 優先權日1998年7月21日
發明者蔡燦煌, 潘榮訓, 吳建忠, 徐元慧, 魏仁濠 申請人:遠東紡織股份有限公司