CN103302876A - 通过连续工艺生产防静电片材的工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是在将绝缘体热可塑性的高分子树脂通过挤出机进行挤出片材的过程中,对于片材的至少一面进行在线防静电液体的涂布,从而形成防静电层。其中防静电液体含有热固化树脂100个重量配比0.1至500重量的碳纳米管及热固化树脂100个重量配比水或者有机溶剂10至2000重量的kiss roll涂布液体。这种通过片材挤出的同时进行至少单面在线kissroll涂布的过程称为连续制程[one-step(in-line)]。在线kiss roll涂布的片材挤出方式与离线涂布(off-line)的方式相比具有相对的耐腐蚀性、强延伸性及片材的防静电性能优秀等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种生产防静电片材的工艺方法。
背景技术
一般的防静电片材(sheet)是使用绝缘体的基础塑胶表面进行防静电液体的涂布,并通过热固化或者光固化等方式进行干燥而生产形成。上述的热固化涂布方式是在基础塑胶上进行网纹辊涂布、光棍涂布或者喷涂等多样的涂布方式生产防静电薄膜或者片材。此类的生产方式不仅具有生产性且其可灵活调整表面阻抗,液体的稳定性也较高。但是对于一些塑胶而言,也存在其粘着力、耐溶解性及涂层的硬度较差的问题。与此相比,光固化具有在低温下也可完成固化且固化速度也较快等优点。另外,同时具有耐溶解性、耐磨性、粘着力强及涂层硬度较强等优点。对于以上提及的热固化涂布或者光固化的涂布中使用的液体中使用高分子物质为美国首创。美国专利第5,372,924号及第5,792,558号中已经公示了以导电性聚噻吩(polythiophene)为主要原料的防静电混合物。另外,在拜耳技术信息报中(Bayer Technical Information,德国H.C.Starck公司,1996)也介绍了可方便使用的多样混合物。高分子涂层具有耐化学性及高倍率延伸时表面阻抗也随之增加的缺点。除此之外,也同样作为防静电液体使用的表面活性剂对于湿度具有不稳定性、表面阻抗较高、非半永久性防静电、透明度不高、发生转移及产生异物等缺点。一般的防静电薄膜或者片材的生产工艺为将绝缘体热可塑性的高分子通过挤出机进行挤出片材后,将片材在离线制程中(off-line)(2次使用涂布机进行涂布的制程)形成防静电涂布层,最终完成防静电片材的生产。但是,上述的通过离线的方式使用防静电液体生产防静电片材的工艺,由于其片材挤出与片材涂布工艺想脱离,导致其生产性下降。更近一步,使用该防静电片材生产的防静电产品其耐溶解性,高倍延伸等物理系能下降。
发明内容
1、所要解决的技术问题:
现有的通过离线的方式使用防静电液体生产防静电片材的工艺,由于其片材挤出与片材涂布工艺想脱离,导致其生产性下降。更近一步,使用该防静电片材生产的防静电产品其耐溶解性,高倍延伸等物理系能下降。
2、技术方案:
为了解决以上问题,本发明提供了一种通过连续工艺生产防静电片材的工艺方法,第一步:绝缘体高分子树脂经过挤压机加热成绝缘体高分子树脂溶液;第二步:绝缘体高分子溶 液流入到润光滚轴首次成型热可塑性高分子片材;第三步:所述热可塑性高分子片材到冷却滚再次固化;第四步:所述热可塑性高分子片材经过两次涂布高分子防静电液单层,每次涂布至少一个单面,并且烘干、硬化;第五步:等混合物种的有机溶剂完全去除后进行热固化从而形成防静电涂层;第六步:所述的热可塑性高分子片材在自然条件最后一次散热后进行收卷,最终生产出防静电片材。
防静电液体含有热固化树脂100个重量配比0.1至500重量的碳纳米管及热固化树脂100个重量配比水或者有机溶剂10至2000重量的kiss roll涂布液体。
分散剂、润滑剂、流速改善剂、交联剂、导电性高分子中选择至少1中添加剂添加至热固化树脂100重量中0.1至100重量。
所述碳纳米管为6个碳分子完美连接成六边形结构,石墨烯片层卷曲而成管状物的分子。
所述碳纳米管选择含单壁碳纳米管(single-walled carbon nanotube;SWNT)或是多壁碳纳米管(multi-walled carbon nanotube;MWNT)。
所述碳纳米管的碳原子的长度为1~60μm,直径为0.1~50nm。
所述有机溶剂具体为二甲基亚砜(DMSO),二甲基甲酰胺(DMF),N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP),乙二醇,丙二醇,2-丁酮,4-甲基-2-戊酮,乙二醇乙醚(ethyl cellosolve),乙二醇单甲醚,甲醇,乙醇,异丙醇,异丁醇,t-丁醇,苯甲醇及双丙酮醇,MEK,MIBK,剖面溶纤剂等物质中选择的单独或者他们的混合物,或者将上述的有机溶剂与水相混合使用。
所述的分散剂为高分子阴离子系列的表面活性剂,低分子不饱和羧酸,或者聚硅氧烷共聚物,不饱和聚氨氰化物,聚乙二醇,乙烷基。
所述润滑剂使用硅胶系列的物质,具体为有机硅聚醚共聚物(polyether siloxane copolymer),改性硅油(modified polysiloxane)。
流速改善剂为单甘脂,丙二醇,保湿剂,磷酸盐及凝胶类型的由二氧化硅组成的群中单独选择或者使用其混合物。
交联剂为三聚氰胺,碳化二亚胺系列,恶唑烷系列,环氧树脂系列,氰酸脂,氮杂环丙烷系列等群中进行单独选择或者使用其混合物。
绝缘体高分子树脂经过挤压机加热的温度为100~300℃。
绝缘体高分子溶液流入到润光滚轴首次成型的厚度为0.1~4.0毫米。
述绝缘体高分子是指热可塑性高分子合成树脂,具体指聚酯纤维(PET A,PET G,PET G-PET A-PET G),苯乙烯聚合物,聚苯乙烯,聚酰亚胺,聚酰胺,多磺酸盐,聚碳酸酯,聚丙烯酸酯,聚氯乙烯,聚乙烯,聚丙烯,改性聚苯醚[MPPO(Modified-Polyphenylene Oxide)],这些物质或者其聚合物,酚醛树脂,环氧树脂,聚氨酯树脂及ABS树脂,上述的基础高分子片材可以为单一的或者2个以上的多层片材。
所述热固化性树脂是acryl树脂,氨基甲酸乙酯树脂,acryl-氨基甲酸乙酯的综合体,是聚酯树脂,以太树脂,聚胺树脂,环氧树脂基,三聚氰胺树脂所组成的一个群。
对热可塑性高分子片材的涂布在40~150℃的温度范围内进行。
所述的烘干的时间为1-10分钟。
3、有益效果:
本发明中的将绝缘体热可塑性高分子树脂放入挤出机进行挤出片材及通过连续制程将上片材的至少一面通过涂防静电液体使其形成防静电层的连续制程[one-step(in-line)]方法与之前的离线加工(off-line)方法相比较,连续制程的防静电片材耐药剂性,高延伸性及防静电性。还有,具有优秀物性的防静电片材以低价格高生产率来生产,用生产出的防静电片材在生产保护膜,电子真空成型用防静电托盘,防静电泡面等防静电产品不但高品质在价格上有一定的竞争性。
具体实施方式
本发明的目的在于通过串联片材挤出与涂布制程,使其实现连续生产[one-step(in-line)]从而提升生产性,使得防静电片材具有防静电性能、耐溶剂性及高延伸率等优秀的物理特性。本发明的另一个目的在于通过连续生产这一方式提供高产出防静电片材生产的一种工艺与方法。除此之外,通过高产出降低生产成本,且可提供物理性能优越的防静电片材,从而进一步提供防静电性能优异的防静电产品。
为了实现本发明的目的,在绝缘体高分子树脂在挤出机中进行挤出片材的阶段,通过连续工艺,使得其片材的至少一面进行防静电层的处理。提供含有热固化树脂100个重量配比0.1至500重量的碳纳米管及热固化树脂100个重量配比水或者有机溶剂10至2000重量的kiss roll涂布液体。
根据本发明实例在润滑剂、流速改善剂、交联剂、导电性高分子中选择至少1中添加剂可添加至热固化树脂100重量中0.1至100重量。
按照本发明实例表明,上述的防静电片材可将其厚度变薄演化成薄膜形态进行生产。在绝缘体高分子树脂在挤出机中进行挤出片材的阶段,通过连续工艺,使得其片材的至少一面使用防静电液体进行涂布并进行固化从而形成防静电层。
为了达成本发明的另一个目的,在连续工艺中生产的防静电片材,对于上述片材的至少一面已经形成防静电涂层。
为了达成本发明的另一个目的,提供通过本发明生产的片材生产防静电产品。
根据本发明的实例,以上提及的防静电产品包括防静电保护膜、通过真空成型工艺生产的电子零部件托盘、防静电垫片等。
上面提及的热塑性树脂在本行业可不受限制的使用,具体包括亚克力系列树脂,聚氨酯树脂,聚氨酯-亚克力合成树脂,酯类树脂,乙醚树脂,氨基树脂,环氧树脂及三聚氰胺树脂。此类树脂存在单体形式或者混合物形式。以上的热塑性树脂与其他树脂相比含量较低时,其粘着力,耐磨性及耐划伤性将降低;如其含量过高时,其表面阻抗较高降低防静电效果。
上面提及的碳纳米管为6个碳分子完美连接成六边形结构,石墨烯片层卷曲而成管状物的分子。碳纳米管的强度及导电性能优越可增加涂层的硬度提升防静电的性能。另外,暴露在紫外线或者受热时不易分解比使用高分子的情况其耐气候性更强。上述的碳纳米管可以通过化学的气相沉积法、弧放电法、等离子体喷枪法及离子冲击法等本行业公开的方法进行生产,但不限于此方法。上述碳纳米管可使用单壁结构的单壁碳纳米管(single-walled carbon nanotube;SWNT)或者多壁结构的多壁碳纳米管(multi-walled carbon nanotube;MWNT),但并不限于此。同时也可以使用扶手椅形(armchair)纳米管,锯齿形纳米管和手性纳米管。另外,除了上述提及的本行业公开的常用方法进行前处理外,也可不进行前处理,并无影响。上述的碳原子的长度为1~60μm,直径为0.1~50nm。此范围内的碳纳米管的透明性及分散性能较优越。上述碳纳米管的重量份不满0.1时,其表面阻抗增加相继防静电效果下降;其重量份超过500时,其透过率,耐磨性及耐划伤性等物理性能将大大降低。上述的有机溶剂如 果可以溶解并分散上述的热固化树脂、碳纳米管、添加剂等时,可任意使用。上述有机溶剂具体为二甲基亚砜(DMSO),二甲基甲酰胺(DMF),N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP),乙二醇,丙二醇,2-丁酮,4-甲基-2-戊酮,乙二醇乙醚(ethyl cellosolve),乙二醇单甲醚,甲醇,乙醇,异丙醇,异丁醇,t-丁醇,苯甲醇及双丙酮醇,MEK,MIBK,剖面溶纤剂等物质中选择的单独或者他们的混合物。或者,可将上述的有机溶剂与水相混合使用。上述的有机溶剂可包含10~2000个重量份。包含重量份达10~2000个时,上述的热固化树脂、碳纳米管及添加剂等均可以均匀的溶解并不会影响其他物质。
上述分散剂在本行业并无公开所以可任意使用。但更为直接的是可使用高分子阴离子系列的表面活性剂,低分子不饱和羧酸,或者聚硅氧烷共聚物,不饱和聚氨氰化物,聚乙二醇,乙烷基等。
上述润滑剂可使用硅胶系列的物质。具体为有机硅聚醚共聚物(polyether siloxane copolymer),改性硅油(modified polysiloxane)等。
上述流动性改善剂为单甘脂,丙二醇,保湿剂,磷酸盐及凝胶类型的由二氧化硅组成的群中单独选择或者使用其混合物。
上述交联剂为三聚氰胺,碳化二亚胺系列,恶唑烷系列,环氧树脂系列,氰酸脂,氮杂环丙烷系列等群中进行单独选择或者使用其混合物。
以下本发明是提供用绝缘体高分子树脂在挤出机中进行挤出片材的同时,通过连续工艺,使得其片材的至少一面使用防静电液体进行涂布并进行固化从而形成防静电层的防静电片材的生产方法。即,根据本发明的生产防静电液体后,将聚酯纤维及聚苯乙烯等绝缘体热可塑性高分子树脂使用挤出机,挤出机温度为100~300℃,挤出0.1~4.0毫米厚度的片材,并在挤出的热可塑性高分子片材即基础高分子片材上使用防静电涂布液体进行多样的的涂布方式进行涂布,例如网线辊涂,光棍涂布,辊涂等,并经过热固化形成防静电涂层。
根据本发明的实例,连续工艺的防静电片材的生产工艺为挤出片材的同时可以进行kiss roll涂布,可大大的减少生产工艺,提升价格竞争力,提升生产效能的同时可解决防静电薄膜表面的划伤问题。
上述绝缘体可塑性高分子是指热可塑性高分子合成树脂,具体指聚酯纤维(PET A,PET G,PET G-PET A-PET G),苯乙烯聚合物,聚苯乙烯,聚酰亚胺,聚酰胺,多磺酸盐,聚碳酸酯,聚丙烯酸酯,聚氯乙烯,聚乙烯,聚丙烯,改性聚苯醚[MPPO(Modified-Polyphenylene Oxide)],这些物质或者其聚合物,酚醛树脂,环氧树脂,聚氨酯树脂及ABS树脂等。上述的基础高分子片材可以为单一的或者2个以上的多层片材。
涂布方法按照生产基础高分子片材至少可以分为辊涂、网线辊涂、(吻)kiss roll涂布、辊涂、刮棒、Deep涂、幕帘涂布、喷涂、蒸涂等方式kiss roll涂布后,在40~150℃的温度范围内进行1~10分钟不动的干燥,等混合物种的有机溶剂完全去除后进行热固化从而形成防静电涂层,最终生产出防静电片材。
本发明的一项实例表明,基础高分子片材及高分子片材的至少一面形成防静电涂层,此防静电涂层中防静电液体是使用了本发明中的防静电液体,上述的基础高分子片材及其防静电涂层是通过连续的工艺进行生产。此工艺同样适用于防静电薄膜的生产。防静电片材或者薄膜的生产是可以通过作业员调整其厚度轻松的实现。
根据分发明的一实例,将防静电片材进行真空成型,可成型中防静电托盘,防静电垫片或者防静电保护膜等一系列防静电产品。
以下可以通过实例及比较案例更进一步的进行说明。此说明为更好的说明本发明但并不限于本发明的范围。
<实例1>
1-1.碳纳米管(长度30μm,宽度10nm多壁)2重量%,亚克力聚合物粘合剂(Carboset CR780,BFGoodrich Co.)15重量%,异丙醇50重量%,加息纤维素31重量%,分散剂(高分子阴离子,HPA-328,Yeungsan Co.)1重量%,流动性改善剂(HPA-538,Yeungsan Co.)1重量%,按照以上的配比生产防静电液体。
1-2.将聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)树脂通过T-钢模挤出工程(挤出机的温度为150~170℃)挤出后,通过光棍及冷却辊,将生产的1毫米厚度的PET片材使用上述的防静电kiss roll涂布液体进行单面辊涂从而形成0.1μm厚度(干燥后涂层厚度)的涂层,并在60-80℃温度下进行热固化。kiss roll涂布一面后相继使用辊涂的方式对于片材的另一面进行0.1μm厚度(干燥后涂层的厚度)的涂布,并同样在60-80℃的温度条件下进行热固化。最终完成片材的双面kiss roll涂布生产出防静电片材。表面阻抗按照ASTM D257的测试方法双面均为
<实例2>
将上述实例1中生产的防静电片材在150~180℃的温度下技能型真空成型,拉伸5倍后生产防静电托盘。
<实例3>
<实例4>
将上述实例3中生产的防静电片材在150~180℃的温度下进行真空成型并进行5倍拉伸后真空成型,生产防静电托盘。
<实例5>
<实例6>
将上述实例5中生产的防静电片材在150~180℃的温度下进行真空成型并进行5倍拉伸后真空成型,生产防静电托盘。
<实例7>
实例1-1中排除交联剂氮杂环丙烷1重量%与导电性高分子(聚乙烯噻吩)1重量%的添加,再以相同的方式制作防静电液体,然后按照实例1-2以同样方式生产防静电片材。表面阻抗按照ASTM D257的方法进行量测均为
<实例8>
将上述实例7中生产的防静电片材在150~180℃的温度下进行真空成型并进行5倍拉伸后真空成型,生产防静电托盘。
<比较例1>
实例1-1中代替碳纳米管添加导电性高分子(聚乙烯噻吩)2重量%,再以同样的方式生产涂布液体后按照实例1-2生产防静电片材。表面电阻按照ASTM D257的方法进行量测双面均为将生产后的防静电片材在150~180℃的温度下进行真空成型5倍拉伸后生产防静电通托盘。
<比较例2>
实例1-1中代替碳纳米管添加表面活性剂(烷基苯,阴离子表面活性剂)2重量%,再以同样的方式生产涂布液体后按照实例1-2生产防静电片材。表面电阻按照ASTM D257的方法进行量测双面均为将生产后的防静电片材在150~180℃的温度下进行真空成型5倍拉伸后生产防静电通托盘。
<比较例3>
实例1-1中代替碳纳米管添加炭黑(Capture Black,Japan)2重量%,再以同样的方式生产kiss roll涂布液体后按照实例1-2生产防静电片材。表面电阻按照ASTM D257的方法进行量测双面均为将生产后的防静电片材在150~180℃的温度下进行真空成型5倍拉伸后生产防静电通托盘。
<比较例4>
实例1-2中生产的绝缘体PET片材在离线制程中(使用第2台涂布机进行涂布的制程)使用实例1-1中的涂布液体进行双面辊涂并形成防静电涂层从而生产出了防静电片材。表面阻抗按照ASTM D257的量测方法量测,双面均为
<表面阻抗及耐药品性测试>
上述实例2至8及比较例1至4所生产的片材将进行5倍延伸后生产了托盘,托盘的表面阻抗及使用IPA(Isopropylalcohol)以1Kg的重力来回摩擦10次后,用ASTM D257表面阻抗测试方法在55%RH,23℃,稳定电压500V条件之下进行了测定。其结果见下表1。
表1
<恒温/恒湿实验>
恒温恒湿实验条件为温度70℃,适度90%,实施72个小时,后测试电阻。结果见表2。
表2
上述,用本发明的防静电液进行kiss roll涂布,连续制程(in-line)所生产出的防静电片材与比较例中的使用导电性高分子,表面活性剂及炭黑的防静电液所涂布的产品相比较,较耐 延伸性,耐热性及耐气候性。使用本发明的防静电液体进行连续制程能够生产出高品质的防静电片材及防静电产品,而且具有以优秀的物性和竞争力的价格来提高生产。
Claims (18)
1.一种通过连续工艺生产防静电片材的工艺方法,第一步:绝缘体高分子树脂经过挤压机加热成绝缘体高分子树脂溶液;第二步:绝缘体高分子溶液流入到润光滚轴首次成型热可塑性高分子片材;第三步:所述热可塑性高分子片材到冷却滚再次固化;第四步:所述热可塑性高分子片材经过两次涂布高分子防静电液单层,每次涂布至少一个单面,并且烘干、硬化;第五步:等混合物种的有机溶剂完全去除后进行热固化从而形成防静电涂层;第六步:所述的热可塑性高分子片材在自然条件最后一次散热后进行收卷,最终生产出防静电片材。
2.如权利要求1所述的通过连续工艺生产防静电片材的工艺方法,其特征在于:防静电液体含有热固化树脂100个重量配比0.1至500重量的碳纳米管及热固化树脂100个重量配比水或者有机溶剂10至2000重量的kiss roll涂布液体。
3.如权利要求2所述的通过连续工艺生产防静电片材的工艺方法,其特征在于:分散剂、润滑剂、流速改善剂、交联剂、导电性高分子中选择至少1中添加剂添加至热固化树脂100重量中0.1至100重量。
4.如权利要求2所述的连续工艺生产防静电片材的工艺方法,其特征在于:所述碳纳米管为6个碳分子完美连接成六边形结构,石墨烯片层卷曲而成管状物的分子。
5.如权利要求2或4所述的连续工艺生产防静电片材的工艺方法,其特征在于:所述碳纳米管选择含单壁碳纳米管(single-walled carbon nanotube;SWNT)或是多壁碳纳米管(multi-walled carbon nanotube;MWNT)。
6.如权利要求2或4所述的连续工艺生产防静电片材的工艺方法,其特征在于:所述碳纳米管的碳原子的长度为1~60μm,直径为0.1~50nm。
7.如权利要求2所述的连续工艺生产防静电片材的工艺方法,其特征在于:所述有机溶剂具体为二甲基亚砜(DMSO),二甲基甲酰胺(DMF),N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP),乙二醇,丙二醇,2-丁酮,4-甲基-2-戊酮,乙二醇乙醚(ethyl cellosolve),乙二醇单甲醚,甲醇,乙醇,异丙醇,异丁醇,t-丁醇,苯甲醇及双丙酮醇,MEK,MIBK,剖面溶纤剂等物质中选择的单独或者他们的混合物,或者将上述的有机溶剂与水相混合使用。
8.如权利要求3所述的连续工艺生产防静电片材的工艺方法,其特征在于:所述的分散剂为高分子阴离子系列的表面活性剂,低分子不饱和羧酸,或者聚硅氧烷共聚物,不饱和聚氨氰化物,聚乙二醇,乙烷基。
9.如权利要求3所述的连续工艺生产防静电片材的工艺方法,其特征在于:所述润滑剂使用硅胶系列的物质,具体为有机硅聚醚共聚物(polyether siloxane copolymer),改性硅油(modified polysiloxane)。
10.如权利要求3所述的连续工艺生产防静电片材的工艺方法,其特征在于:流速改善剂为单甘脂,丙二醇,保湿剂,磷酸盐及凝胶类型的由二氧化硅组成的群中单独选择或者使用其混合物。
11.如权利要求3所述的连续工艺生产防静电片材的工艺方法,其特征在于:交联剂为三聚氰胺,碳化二亚胺系列,恶唑烷系列,环氧树脂系列,氰酸脂,氮杂环丙烷系列等群中进行单独选择或者使用其混合物。
13.如权利要求1所述的连续工艺生产防静电片材的工艺方法,其特征在于:绝缘体高分子树脂经过挤压机加热的温度为100~300℃。
14.如权利要求1所述的连续工艺生产防静电片材的工艺方法,其特征在于:绝缘体高分子溶液流入到润光滚轴首次成型的厚度为0.1~4.0毫米。
15.如权利要求1所述的连续工艺生产防静电片材的工艺方法,其特征在于:所述绝缘体高分子是指热可塑性高分子合成树脂,具体指聚酯纤维(PET A,PET G,PET G-PET A-PET G),苯乙烯聚合物,聚苯乙烯,聚酰亚胺,聚酰胺,多磺酸盐,聚碳酸酯,聚丙烯酸酯,聚氯乙烯,聚乙烯,聚丙烯,改性聚苯醚[MPPO(Modified-Polyphenylene Oxide)],这些物质或者其聚合物,酚醛树脂,环氧树脂,聚氨酯树脂及ABS树脂,上述的基础高分子片材可以为单一的或者2个以上的多层片材。
16.如权利要求1所述的连续工艺生产防静电片材的工艺方法,其特征在于:所述热固化性树脂是acryl树脂,氨基甲酸乙酯树脂,acryl-氨基甲酸乙酯的综合体,是聚酯树脂,以太树脂,聚胺树脂,环氧树脂基,三聚氰胺树脂所组成的一个群。
17.如权利要求1所述的连续工艺生产防静电片材的工艺方法,其特征在于:对热可塑性高分子片材的涂布在40~150℃的温度范围内进行。
18.如权利要求1所述的连续工艺生产防静电片材的工艺方法,其特征在于:所述的烘干的时间为1-10分钟。
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