CN100566979C - 胶带、胶带背膜及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种胶带背膜，包括一层40至60重量份的聚乙烯及60至40重量份的乙烯丙烯二烯橡胶层与一层聚乙烯层。本发明还提供一种胶带，其系以粘合剂涂覆于上述胶带背膜的聚乙烯层或混合层的表面形成。本发明的胶带及胶带背膜具有良好的电气绝缘特性，且不含卤素，符合当今的环保潮流。

Description

胶带、胶带背膜及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种胶带背膜(tape film backing)，更具体地涉及这种胶带背膜在电气绝缘中的应用。

背景技术

通常使用聚氯乙烯(PVC)背膜制造电气绝缘胶带，因为PVC成本低、加工性佳、耐热及耐燃，产量与用量极大。但是最近十年来，因响应环保趋势，世界各先进国家积极开发对环境友善的材料(environmentally friendlymaterials)，或称生态材料(eco-materials)，其中欧盟更倡议自2004年起，在电器用品中不使用含有铅及卤素的产品。因此，亟需其它更环保的材料替代含有氯的PVC背膜，以用于电气绝缘胶带。

本发明的发明人稍早在台湾专利申请号第092123541号中公开了一种胶带背膜。上述胶带背膜的主要组成为乙烯丙烯二烯橡胶(EPDM)混掺聚乙烯(PE)，并视情况添加颜料、染料、紫外线稳定剂、增塑剂、杀菌剂、抗氧化剂、蜡等加工助剂。

美国专利第6106941号提供一种多层胶带，由非极性粘结层、底漆层、及极性层所组成。此种胶带不具有EPDM及PE的混掺层，且作为非极性粘结层的EPDM位于最外层，同样具有加热后小分子移行的问题。

美国专利第6287685号提供一种多层胶带，与美国专利6106941类似，作为橡胶物的EPDM依然位于胶带的最外层，同样具有加热后小分子移行的问题。

美国专利第5348801号及第5445848号提供一种五层胶带，其制程较前几种胶带繁复，且中间的PE层夹设于两EPDM层之间。

综上所述，现有技术无法有效解决EPDM与PE混掺层在加热后小分子移行的问题。目前亟需新的胶带背膜，在不降低物性如电性绝缘及抗拉伸应力的前提下解决小分子移行的问题。

发明内容

本发明提供一种胶带背膜的制造方法，包括下列步骤：熔融聚乙烯与及乙烯丙烯二烯橡胶的混掺物；熔融聚乙烯；挤压该熔融的混掺物；将该熔融的聚乙烯覆于该挤压的混掺物上并铸模形成胶带背膜；以及拉伸该胶带背膜。

本发明还提供一种胶带背膜，包括(a)第一层，其为聚乙烯；以及(b)第二层，其为聚乙烯及乙烯丙烯二烯橡胶的混掺物，其中第一层覆于第二层的一侧。

本发明还提供一种胶带，包括上述胶带背膜，以及涂覆于胶带背膜的第一层或第二层表面的粘合剂。

附图说明

图1为本发明的双层胶带背膜的剖视图。

主要附图标记说明

10～胶带背膜；

11～聚乙烯层；

12～混合层。

具体实施方式

本发明制造电气绝缘胶带背膜的方法首先提供聚乙烯与EPDM橡胶，及填充剂、加工助剂、或添加剂等原料，用混合机或挤压机混合，形成混合物。混合的条件并无限制，一般越是高速混合，则效果越好。聚乙烯(PE)可为低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、或线性低密度聚乙烯(LLDPE)，优选占混合物的40至60重量份，分子量范围介于约50,000至300,000之间，优选介于约100,000至200,000之间。乙烯丙烯二烯(EPDM)优选占混合物的60至40重量份，可具有约50至95重量百分比的乙烯、约5至50重量百分比的丙烯及约0至3重量百分比的二烯。

为调整混合物的物性及加工性，上述混合物可视情况添加约0.05至20重量份的阻燃剂；可视情况添加0.05至15重量份的着色剂如颜料或色料；可视情况添加约0.05至30重量份的填充剂如二氧化硅、二氧化钛、碳酸钙、碳酸镁、硫酸钙、硫酸钡、硅酸铝及其它类似物；亦可视情况添加约0.05至10重量份的加工助剂如脱模剂、偶合剂、润滑剂、紫外线稳定剂、增塑剂、杀菌剂、抗氧化剂或蜡。

混合后可开始制膜，但一般在机械操作便利的设计下，先进行制粒(pellets)，例如，利用双螺杆捏合挤出制粒，螺杆温度大约100至240℃。

将上述混合物或混合物粒锭在约220至280℃下熔融制膜以形成混合层。制膜的方法可使用单螺杆挤出制膜、双螺杆挤出制膜、或压延制膜。当采用单螺杆挤出制膜时，优选的螺杆长度与直径比为30。

为了使上述混合层的EPDM耐热性提高且内含的小分子不致因加热制程移行至背膜表面，特别将聚乙烯层覆于混合层。如图1所示，胶带背膜10的聚乙烯层11覆于混合层12。聚乙烯层11的厚度一般介于背膜厚度的约1/20至1/5之间。在此必需说明的是，混合层12占胶带背膜10的厚度比例需考虑到EPDM的比例。一般说来，EPDM的比例越高，混合层12就越软。因此，本领域技术人员自己可根据需要调整混合层12的EPDM比例及相应的厚度。整体而言，胶带背膜10的厚度优选介于约0.02至0.30毫米之间。将一层聚乙烯层覆于上述的混合层，在170-320℃下铸膜以形成厚膜，铸膜方法包括多层共挤压铸膜或单层挤压铸膜。

接着，将厚膜进行拉伸步骤以形成薄膜。拉伸步骤包括在纵向方向以约1∶1至1∶10，优选以约1∶1至1∶5的拉伸比拉伸，及在横向方向以约1∶1至1∶10，优选以约1∶1至1∶5的拉伸比拉伸，以形成薄膜。本发明的拉伸步骤可赋予所制得的电气绝缘胶带背膜独特的具有与PVC相近的物性。

最后，将上述所得的薄膜予以表面处理，获得本发明的电气绝缘胶带背膜。表面处理系增加膜表面附着力，使膜表面可与胶带用的粘合剂进行良好粘合。可使用的表面处理方法并无限制，可使用熟知的技术，例如电晕处理(例如，1000至5000伏特/cm²)或化学处理(例如涂覆底漆)等等。最后所得的膜厚为约0.02至0.30mm，优选为0.08至0.20mm。

经上述制程形成的胶带背膜，其抗拉强度在1.05至2.5kgf/mm²之间，断裂伸长率在100至800％之间，破坏电压在39至150kv/mm之间，变形恢复比在10至20％之间，这些物性均与PVC背膜及EPDM/PE的单层背膜类似，其中破坏电压的性质更优于PVC背膜，长时间加热后也不会产生EPDM/PE单层背膜的小分子移行，甚至发生龟裂现象。进一步通过分析背膜拉伸时与回缩时的应力-应变曲线变化，可知本发明的背膜的手感与PVC背膜近似，亦即，纯熟的PVC胶带使用者在使用本发明的胶带背膜制得的胶带时，在包覆及撕开胶带时，所感觉的胶带弹性、韧性、触摸感、及拉伸后回缩所致的紧密包覆等，与PVC胶带近似。因此，本发明的电气绝缘胶带背膜可完全替代PVC胶带及EPDM/PE单层背膜胶带，而且还具有不含卤素、便于回收的优点。

对于本发明上述表面处理的背膜，在聚乙烯层或混合层上均匀涂上0.01至0.05mm高分子感压胶如压克力类、橡胶类等粘合剂，其粘结力在1.4至5.8kgf/19mm之间，即形成胶带，与传统PVC胶带粘结力相当，因此，本发明的胶带可完全替代PVC胶带，而且还具有不含卤素等环保优点。在此必需说明的是，若粘合剂涂布于聚乙烯层上，之前的表面处理则需在电晕处理后涂覆底漆。但若将粘合剂涂布于混合层上，则可省略涂覆底漆的步骤。由于底漆具有大量溶剂，将粘合剂涂布于混合层上的作法可避免溶剂带来的安全及环保问题。

为使本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更加明显易懂，以实施例说明如下。

[实施例1]

将100重量份的PE(亚聚7100，台湾亚聚公司产品)、80重量份的EPDM(DuPont Nordel 1070)、10重量份的填充剂、4重量份的加工助剂、2重量份的着色剂、及0.5重量份的抗氧化剂置入混合机中高速混合，经双螺杆机在190℃下捏合挤出制粒。将所制得的粒锭置于单螺杆挤出机(所使用的螺杆直径为90mm，螺杆长度与直径之比(L/D)＝30，模孔直径为400mm)在220至280℃的温度范围下挤出制膜。将此混合层与聚乙烯层铸膜形成双层膜后，使用拉伸设备将此双层膜纵向拉伸3.0倍，及横向拉伸4.0倍，获得厚度为0.15mm的膜。接着，将膜予以电晕处理，电压为2000伏特/cm²，获得本发明的胶带背膜成品。

[对比例]

将100重量份的PE(亚聚7100，台湾亚聚公司产品)、118重量份的EPDM(DuPont Nordel 1070)、4重量份的加工助剂、及2重量份的着色剂置入混合机中高速混合，经双螺杆机在190℃下捏合挤出制粒。将所制得的粒锭置于单螺杆挤出机(所使用的螺杆直径为90mm，螺杆长度与直径之比(L/D)＝30，模孔直径为400mm)在160至240℃的温度范围下挤出制成单层膜。接着使用拉伸设备将此膜纵向拉伸3.0倍及横向拉伸4.0倍，获得厚度为0.15mm的膜。接着，将膜予以电晕处理，电压2000伏特/cm²，获得单层胶带背膜成品。

[测试1]

分别测试现有技术的PVC胶带背膜、对比例的EPDM/PE单层背膜、及实施例1所得的本发明的胶带背膜的抗拉强度、断裂伸长率、破坏电压及变形恢复比(依据UL-510测试规范)。结果如表1所示。

由表1可知，实施例1的胶带背膜与对比例的EPDM/PE单层背膜的物性相比较均较佳，特别是在长时间加热的耐热性，单层背膜经过常时间加热会产生龟裂现象。实施例1的拉伸强度亦比对比例更接近现有技术的PVC胶带背膜，且破坏电压比PVC胶带背膜还高，这都是对比例中EPDM/PE单层背膜所缺乏的。

表1

样品	抗拉强度(kgf/mm<sup>2</sup>)	断裂伸长率(％)	破坏电压(kV/mm)	变形恢复比％	耐热性87℃*60天	表面分子移行
							UL-510合格值	1.05	100	39	--	不龟裂不腐蚀	--
PVC	2.5	124	79	9～12	合格	不移行
							对比例	1.3	620	78.7	11～13	不合格	移行
实施例1	2.1	620	84.6	12～14	合格	不移行

虽然本发明已以多个优选实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，任何本发明所属技术领域中的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，应可作任意更改与润饰。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求书限定的范围为准。

Claims (28)

1.一种胶带背膜的制造方法，包括下列步骤：

熔融聚乙烯与乙烯丙烯二烯橡胶的混掺物；

熔融聚乙烯；

挤压该熔融的混掺物；

将该熔融的聚乙烯覆于该挤压的混掺物上铸模形成胶带背膜；以及

拉伸该胶带背膜。

2.如权利要求1所述的胶带背膜的制造方法，其中铸膜形成该胶带背膜的温度为170至320℃。

3.如权利要求1所述的胶带背膜的制造方法，其中挤压该熔融的混掺物的方法包括多层共挤压铸膜或单层共挤压铸膜。

4.如权利要求1所述的胶带背膜的制造方法，其中拉伸该胶带背膜系在纵向方向以1∶1至1∶10的比例拉伸，而横向方向是以1∶1至1∶10的比例拉伸。

5.如权利要求1所述的胶带背膜的制造方法，其中该混掺物包括40至60重量份的聚乙烯以及60至40重量份的乙烯丙烯二烯橡胶。

6.如权利要求1所述的胶带背膜的制造方法，进一步包括在拉伸该胶带背膜之后进行表面处理，且该表面处理步骤包括电晕处理或化学处理。

7.如权利要求1所述的胶带背膜的制造方法，其中挤压该熔融的混掺物的方法包括为单螺杆挤出制膜、双螺杆挤出制膜或压延制膜。

8.如权利要求7所述的胶带背膜的制造方法，其中挤压该熔融的混掺物的方法包括单螺杆挤出制膜，而螺杆长度与直径之比为30。

9.如权利要求1所述的胶带背膜的制造方法，其中该混掺物的外观为粒锭。

10.如权利要求9所述的胶带背膜的制造方法，其中该粒锭系经由双螺杆捏合挤出法制造。

11.一种胶带背膜，包括：

(a)第一层，其为聚乙烯；以及

(b)第二层，其为聚乙烯及乙烯丙烯二烯橡胶的混掺物；

其中该第一层覆于该第二层的一侧。

12.如权利要求11所述的胶带背膜，其中该第一层的厚度占该胶带背膜总厚度的1/20至1/5。

13.如权利要求11所述的胶带背膜，其中该聚乙烯包括HDPE、LDPE或LLDPE。

14.如权利要求13所述的胶带背膜，其中该聚乙烯的分子量为50,000至300,000。

15.如权利要求13所述的胶带背膜，其中该聚乙烯的分子量为约100,000至200,000。

16.如权利要求11所述的胶带背膜，其中该第二层的乙烯丙烯二烯橡胶包括约50至95重量百分比的乙烯、约5至50重量百分比的丙烯及约0至3重量百分比的二烯。

17.如权利要求11所述的胶带背膜，其中该第二层的聚乙烯占约40至60重量份，乙烯丙烯二烯橡胶占约60至40重量份。

18.如权利要求11所述的胶带背膜，其中该第二层进一步包括0.05至20重量份的阻燃剂。

19.如权利要求11所述的胶带背膜，其中该第二层进一步包括0.05至15重量份的着色剂。

20.如权利要求11所述的胶带背膜，其中该第二层进一步包括0.05至30重量份的填充剂。

21.如权利要求11所述的胶带背膜，其中该第二层进一步包括0.05至10重量份的加工助剂。

22.如权利要求11所述的胶带背膜，其中该胶带背膜具有87℃*60天耐热合格的特性。

23.如权利要求11所述的胶带背膜，其中该胶带背膜具有1.05至2.5kgf/mm²的抗拉强度。

24.如权利要求11所述的胶带背膜，其中该胶带背膜具有100至800％的断裂伸长率。

25.如权利要求11所述的胶带背膜，其中该胶带背膜具有39至150kv/mm的破坏电压。

26.如权利要求11所述的胶带背膜，其中该胶带背膜具有10至20％的变形恢复比。

27.如权利要求11所述的胶带背膜，其中该胶带背膜的厚度为0.02至0.30mm。

28.一种胶带，包括：

如权利要求11所述的胶带背膜；以及

粘合剂，其涂覆于该第一层或第二层的表面。

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