CN111718663B - 一种导电无纺布胶带及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种导电无纺布胶带及其制造方法，所述导电无纺布胶带包括基材层以及在基材层单面或双面依次层叠分布的蒸镀层、冷喷金属沉积层、异相导电胶层和离型膜层；其制造方法，包括如下步骤：①选择厚度为10um至100um的无纺布作为基材层；②利用真空磁控溅射蒸镀的方法，将基材层的一面或两面都镀上一层蒸镀层；③以蒸镀后的无纺布为第二基材，利用金属冷喷技术，在蒸镀层的另一面喷涂沉积一层连续的导电的冷喷金属沉积层；④将上述经过金属冷喷技术处理的导电无纺布作为第三基材，在冷喷金属沉积层的表面通过涂布工艺涂上一层异相导电胶即异相导电胶层，收卷时用离型膜覆盖而形成离型膜层来保护。该导电无纺布胶带性能优越且制成过程较为环保。

Description

一种导电无纺布胶带及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种导电无纺布胶带及其制造方法，特别涉及一种基于金属冷喷技术和磁控溅射蒸镀技术相结合的导电无纺布胶带及其制造方法。

背景技术

随着电子时代的飞速发展，各种新材料层出不穷，其中非导电类高分子材料、无机材料等通过各类技术手段使其呈现导电性，从而作为电子产品的特殊用途的材料而被广泛采用：比如导电泡棉、导电布等等；一方面这些材料的基材部分拥有优越的缓冲性能、柔性可折叠、耐磨、摩擦后无痕、具有IC保护等优点，另一方面又具有导电性，起到电路连接、电磁屏蔽作用；于是这类满足电子产品特殊功能需求的复合材料成了必需。其中导电无纺布及其胶带就是其中之一的新型材料。

传统的导电无纺布胶带的制成，通过三种工艺实现：一种采用化学镀的方法，让无纺布单面或者双面沉积导电金属层，然后再以此作为基材，通过涂布工艺涂覆上异相导电胶获得。这种工艺中的导电无纺布的金属沉积层一般在5um厚度以上，具有很好的导电和屏蔽性能；但是，其制作过程不环保，再加上不同的金属镀层，需涉及不同的化学药水，比较繁琐，且本身反应沉积过程比较慢、效率低，通常也不具有连续性。第二种是采用磁控溅射技术沉积一层纳米级厚度的导电层，然后以此为基材，涂覆异相导电胶获得；这种工艺较为环保，但是由于金属镀层比较薄，所以电阻率偏高，这方面效果没有化学镀好，应用受到一定的限制。第三种工艺是采用印刷工艺，在基布上印刷一层金属导电层，通常是银浆印刷；这种工艺也存在着过程不环保的问题，同时；成本也较高，且采用进口银浆成本较高；由于该工艺制得的导电层实际中含有一定的粘结剂成分，电阻率过大，再涂覆异相导电胶后电阻率会更大，使得其应用也受限。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种产品性能较为优越且产品制成过程较为环保的导电无纺布胶带及其制造方法。

实现本发明目的的技术方案之一是提供一种导电无纺布胶带，包括基材层以及在基材层单面或双面依次层叠分布的蒸镀层、冷喷金属沉积层、异相导电胶层和离型膜层；其中基材层以采用厚度为10um至100um的无纺布作为基材；蒸镀层为利用真空磁控溅射蒸镀的方法在基材层的一面镀上的导电层；冷喷金属沉积层为利用金属冷喷技术在蒸镀层上喷涂沉积的一层连续的导电层；异相导电胶层为通过涂布工艺在冷喷金属沉积层上涂上的一层异相导电胶。

进一步的，基材层采用包括涤纶、丙纶、锦纶、氨纶或腈纶在内的无纺布；蒸镀层所镀材料包括银、铜或镍，该蒸镀层的厚度为100nm至1um；离型膜层即收卷时用于覆盖保护的离型膜。

实现本发明目的的技术方案之二是提供一种上述导电无纺布胶带的制造方法，包括如下步骤：

①选择厚度为10um至100um的无纺布作为基材层，无纺布之间的孔隙需小于0.3mm；

②利用真空磁控溅射蒸镀的方法，将基材层的一面或两面都镀上一层银、铜或镍的金属导电层即蒸镀层，该蒸镀层的厚度为纳米级；

③以蒸镀后的无纺布为第二基材，利用金属冷喷技术，在蒸镀层的另一面喷涂沉积一层连续的导电的冷喷金属沉积层，冷喷金属沉积层所采用的金属粉体的粒径选择在1um至50um粒径；

④将上述经过金属冷喷技术处理的导电无纺布作为第三基材，在冷喷金属沉积层的表面通过涂布工艺涂上一层异相导电胶即异相导电胶层，收卷时用离型膜覆盖而形成离型膜层来保护。

进一步的，步骤③中，对第二基材进行金属冷喷处理前，需要对待冷喷的金属粉体进行处理：步骤一，对球形的金属粉体行退火处理，使金属粉体变得更加柔软；步骤二，将金属粉体和熔融态的热缩系数大于金属粉体的塑料按照分子量摩尔比：金属粉1：塑料2以上的比例，混合均匀，然后加热到熔融态之后，快速冷却；步骤三，用溶剂融掉塑料，反复用水将金属粉体洗干净后烘干。

更进一步的，所述步骤二具体来讲：塑料采用冷缩树脂；冷缩树脂和金属粉体搅拌后，加热到100-150℃后再搅拌半小时，或者边加热边搅拌至目标温度后再搅拌半小时以上，然后流延在不锈钢的传输带平台上，经过-20℃环境迅速冷却，每分钟行走1-2米的速度冷却；步骤三具体来讲：用溶剂通过搅拌在常温下熔掉冷缩树脂后1小时以上充分沉淀，然后反复用水冲洗粉体，烘干；冷缩树脂和溶剂混合溶液通过容器收集，可以再次流延蒸发溶剂制成冷缩数值，或再造粒，溶剂蒸发过程中可以经过-10℃到-20℃冷凝容器收集再利用。

进一步的，步骤③的金属冷喷技术采用低压冷喷技术，气体的压力在0.1至2Mpa。

更进一步的，步骤③对第二基材进行金属冷喷操作具体来讲：将喷头和混合了处理过的金属粉体的气体输送管道一并固定在一根金属管上，金属管一头固定在可移动的导轨上，保证金属管可以左右滑动，通过PLC电路或者伺服系统控制其左右匀速移动，或从一端匀速移动到另一端，再从另一端移动往返移动，并通过移动速度的控制来实现不同喷涂厚度的要求；即，根据第二基材需要沉积的冷喷金属沉积层的厚度设定移动速度，设定完移动速度后作该速度的左右匀速运动，或一端到另一端的匀速往返运动；第二基材根据每次喷涂的宽幅作定时的拉料，即喷头每次从一端行进到另一端时，第二基材及即时行进一个喷涂覆盖的宽幅距离，以保证喷头从另一端往返时喷涂在未喷涂的第二基材上，其与已喷涂部位保证连接，以此方式连续沉积冷喷金属沉积层；当第二基材的基材层双面均镀有蒸镀层时，第二基材的一面沉积完成后，需要另一面也形成冷喷金属沉积层时，将第二基材收卷好，翻过来，将未沉积的一面再次按上述步骤执行一遍，即完成所需的两面冷喷金属沉积层的沉积。

更进一步的，步骤③对第二基材进行金属冷喷操作具体来讲：将1至5个喷头按等间距固定在一根气体粉体输送管道上，所有喷头位于同一水平线上而保持高度一致；喷头的数量设置要保证在多个喷头连续喷涂时，仍然能持续保持需要的压力，从而保证喷出的金属粉体能达到冷喷沉积的临界速度以上；气体粉体输送管道统一给所有喷头同时输送高压金属气体粒子流，然后喷出在第二基材的蒸镀层表面形成冷喷金属沉积层；当双面喷涂时只需喷涂好一面后将第二基材收卷，重新进行上述工艺就能实现双面沉积形成冷喷金属沉积层。

进一步的，步骤①中，无纺布之间的孔隙小于0.1mm；步骤②中，蒸镀层的厚度为100nm；步骤③中，冷喷金属沉积层选择与蒸镀层相同的金属进行冷喷，采用的金属粉体的粒径采用3至30um粒径；异相导电胶层的厚度为5至100um，异相导电胶层的配置由溶剂型丙烯酸树脂溶液或者溶剂型热熔型树脂溶液与导电粉均匀混合获得，树脂固含量添加比例为3%至15%，并可加色浆。

进一步的，蒸镀层和冷喷金属沉积层均采用铜或镍。

本发明具有积极的效果：（1）本发明阐述的基于金属冷喷技术和磁控溅射蒸镀技术相结合的导电无纺布胶带及其制造方法完全适合量产，其一是工艺环保，特别是在布基沉积导电层的过程，无任何化学污染物挥发和排放；二是，产品性能优越，特别是电阻率方面，能突破上述工艺的局限，达到一个更优的层次；三是，具有可连续生产性，效率也较高。因此，本发明提供的导电无纺布胶带及其制造方法，是具有重要意义的。

（2）本发明的经冷喷铜和蒸镀铜工艺相结合处理过的无纺布基材制成的导电无纺布胶带，相比仅经过蒸镀铜处理后制成的导电布胶带的性能优越很多，能满足的更高端的应用需求。

（3）本发明的冷喷工艺采用经过晶体结构定型的国产粉体也可以替代权威进口粉体，对于量产成本降低具有重要的意义；无纺布的机械强度较差，很难实现金属冷喷技术，而本发明的对待金属冷喷的金属粉体进行处理的方法可以成功实现对无纺布的金属冷喷，金属粉体处理之后，类似于每个粉体都是缝衣针一样直接缝到镀金属的无纺布里面去，同时它进入之后有一个冲击力，沉积后断掉，断掉后插进镀金属的无纺布里之后连续化又会沉积，而且表面积变大，容易在很小的压力小形变，而这种压力恰好可以刺穿镀金属的导电布又不击穿它们，很小的冲击力下尖刺变形一部分插入镀金属的无纺布内形变后锁定镀金属的无纺布，与其牢牢复合，另一部分在表面相互互锁交织，连续沉积。

（4）本发明采用的工艺最终制成品的性能可以超越韩国同类产品。虽然最终产品有2um的厚度差异，但这差异主要在沉积铜上，本发明的铜层厚度更薄，电阻率应该更大，但是实际结果是更加优越，这可能是冷喷工艺铜沉积时的结构比化学镀结构更为紧密的原因。

（6）导电无纺布胶带的基材的另一面被黏附了金属粉末不能除净时，在电子产品使用时会有导致产品短路的风险，因此本发明蒸镀一层蒸镀层增加基材的表面张力和机械强度，非常有必要。

蒸镀层起到了增加基材层的机械强度的作用，能很好的承受超音速金属流的撞击并沉积。二是，一般蒸镀的蒸镀层和后续冷喷的金属属于同质的金属，同质金属更加容易紧密结合，保证了工艺的顺利完成。

（7）本发明所述的通过金属冷喷形成冷喷金属沉积层的技术可制备1000mm宽幅以上的产品，且具有较高效率和连续化生产的特点。

附图说明

图1为本发明的单面导电无纺布胶带的一种结构示意图；

图2为本发明的双面导电无纺布胶带的一种结构示意图；

图3为本发明的大宽幅的冷喷金属沉积层的制备的第一种方案的示意图；

图4为本发明的大宽幅的冷喷金属沉积层的制备的第二种方案的示意图。

上述附图中的标记如下：

基材层1，蒸镀层2，冷喷金属沉积层3，异相导电胶层4，离型膜层5，喷头61，气体粉体输送管道62，金属管63，导轨64。

具体实施方式

（实施例1）

见图1，本发明的导电无纺布胶带为单面导电无纺布胶带，包括自下至上依次层叠分布的基材层1、蒸镀层2、冷喷金属沉积层3、异相导电胶层4和离型膜层5。其中基材层1以采用厚度为10um至100um的无纺布作为基材，可以是涤纶、丙纶、锦纶、氨纶或腈纶等，越硬质越好。蒸镀层2为利用真空磁控溅射蒸镀的方法在基材层1的一面镀上一层银、铜或镍等金属的导电层，该蒸镀层2的厚度为100nm（纳米）至1um（微米）。冷喷金属沉积层3为利用金属冷喷技术在蒸镀层2上喷涂沉积的一层连续的导电的冷喷金属沉积层3。异相导电胶层4为通过涂布工艺在冷喷金属沉积层3上涂上的一层异相导电胶。离型膜层5即收卷时用于覆盖保护的离型膜。其中，异相导电胶层4的异相导电胶的配置由溶剂型树脂胶类溶液与导电粉按一定比例混合，搅拌均匀获得。

（实施例2）

见图2，本发明的导电无纺布胶带为双面导电无纺布胶带，包括基材层1以及以基材层1为中心层分别向上下依次对称层叠分布的蒸镀层2、冷喷金属沉积层3、异相导电胶层4和离型膜层5。其中基材层1以采用厚度为10um至100um的无纺布作为基材，可以是涤纶、丙纶、锦纶、氨纶或腈纶等，越硬质越好。蒸镀层2为利用真空磁控溅射蒸镀的方法在基材层1的一面镀上一层银、铜或镍等金属的导电层，该蒸镀层2的厚度为100nm（纳米）至1um（微米）。冷喷金属沉积层3为利用金属冷喷技术在蒸镀层2上喷涂沉积的一层连续的导电的冷喷金属沉积层3。异相导电胶层4为通过涂布工艺在冷喷金属沉积层3上涂上的一层异相导电胶。离型膜层5即收卷时用于覆盖保护的离型膜。其中，异相导电胶层4的异相导电胶的配置由溶剂型树脂胶类溶液与导电粉按一定比例混合，搅拌均匀获得。

（实施例3）

由实施例1或2得到的导电无纺布胶带的制造方法包括如下步骤：

①选择厚度为10um至100um的无纺布作为基材层1，无纺布之间的孔隙需小于0.3mm，优选0.1mm以下，越致密越好。孔隙过大，冷喷时预先蒸镀的蒸镀层2将会被击穿，冷喷工艺无法形成连续致密的冷喷金属沉积层3。无纺布材质可以是涤纶、丙纶、锦纶、氨纶、腈纶等，越硬质越好。

②利用真空磁控溅射蒸镀的方法，将基材层1的一面或两面都镀上一层银、铜或镍等的金属导电层即蒸镀层2，该蒸镀层2的厚度为纳米级，通常在100nm（纳米）左右。其作用：一是为实现金属冷喷工艺的要求，给基材层1增加一定的机械强度；基材层1的无纺布属于柔性材质，而金属冷喷工艺的原理是高压气流推动金属粉体以超音速喷出，通常可以达到600m/S-1000m/S（2倍以上音速），撞击基材层1产生形变而沉积在基材层1上与基材层1牢牢结合并连续沉积形成导电层，但无纺布的基材层1过于柔软，超音速金属粒子流会穿透基材层1，或者渗入基材层1而无法形成平整连续的导电层，从而蒸镀层2起到了增加基材层1的机械强度的作用，能很好的承受超音速金属流的撞击并沉积。二是，一般蒸镀的蒸镀层2和后续冷喷的金属属于同质的金属，同质金属更加容易紧密结合，保证了工艺的顺利完成。

③以蒸镀后的无纺布为第二基材，利用金属冷喷技术，在蒸镀层2的另一面喷涂沉积一层连续的导电的冷喷金属沉积层3，可以选择的金属为质地金、银、铜、镍等柔韧金属，优选铜和镍（成本因素），特殊要求选择银（比如成品电阻率要求更小时），优先选择与蒸镀层2相同的金属，能更好的沉积复合；其粒径选择在1um至50um粒径，优选3至30um粒径，有利于效率的提升和沉积层的连接性，不会产生为连接现象而使冷喷金属沉积层3的微观层面不连续。对第二基材进行金属冷喷处理前，需要对待冷喷的金属粉体进行处理以使其可以成功地适用于本发明的实施：步骤一，对球形的金属粉体行退火处理，使金属粉体变得更加柔软；步骤二，将金属粉体和熔融态的热缩系数明显大于金属粉体的塑料按照分子量摩尔比：金属粉1：塑料2以上的比例，比如冷缩管塑料等，混合均匀，然后加热到熔融态之后，快速冷却，越快越好，这样由于金属的形变较小，而包裹它的塑料剧烈形变，会将金属球挤压成表面有众多尖刺的不规则形状，这些尖刺的不规则形状保证在冷喷压力不大的情况下就刺入无纺布基体并且变形，和第二基材牢牢结合。否则要么压力过大会击穿第二基材将其打烂，要么压力过小后，金属无法沉积，还是粉状，在第二基材表面一抖就掉落。经过无数次的实验，只有经过上述处理的金属粉体才可以。具体来讲：冷缩管塑料采用冷缩树脂，一般是硅橡胶和乙丙橡胶，乙丙橡胶最普遍，冷缩率大；冷缩树脂和金属粉体搅拌后，加热到100-150℃后再搅拌半小时，或者边加热边搅拌至目标温度后再搅拌半小时以上，然后流延在不锈钢的传输带平台上，经过-20℃环境迅速冷却，大概每分钟有走1-2米的速度，越慢越好以利于冷却；此时冷缩树脂会在传输带平台上结成表面波浪型，不规则褶皱的包裹着金属粉体。步骤三，用溶剂融掉塑料，反复用水将金属粉体洗干净后烘干即可。洗掉的塑料可以增发溶剂后回收造粒，而溶剂也可回收重新利用；具体来讲：用溶剂通过搅拌在常温下熔掉冷缩树脂膜后1小时以上充分沉淀，然后反复用水冲洗粉体，烘干。冷缩树脂膜和溶剂混合溶液通过容器收集，可以再次流延蒸发溶剂制成树脂膜，或再造粒，溶剂蒸发过程中可以经过-10℃到-20℃冷凝容器收集再利用。由于无纺布的强度低，容易击穿击碎，所以蒸镀一层银或铜增加机械强度，同时又增加了导电性，配合金属粉体处理才能完成沉积。

对金属粉体处理完成后，进行金属冷喷处理，金属冷喷技术又分为高压冷喷和低压冷喷：高压冷喷的气体压力高，通常为1至30Mpa，甚至更大，且金属受高温预热，喷出时的速度更快，动能更大；本发明采用的是低压冷喷技术，更适合塑料、布基等柔性基材，通常气体的压力在0.1至2Mpa，金属喷出时速度适中，既能变形沉积，又不至于击穿基材层和蒸镀层2。

本发明所述的通过金属冷喷形成冷喷金属沉积层3的技术可制备1000mm宽幅以上的产品，且具有较高效率和连续化生产的特点。

具体可采用两种方式实现大宽幅的冷喷金属沉积层3制备。一种方法是：见图3，将喷头61和混合了处理后的金属粉体的气体输送管道62一并固定在一根金属管63上，金属管63一头固定在可移动的导轨64上，保证金属管63可以左右滑动，通过PLC电路或者伺服系统控制其左右匀速移动，或从一端匀速移动到另一端，再从另一端移动往返移动，并通过移动速度的控制来实现不同喷涂厚度的要求。即，根据第二基材需要沉积的冷喷金属沉积层3的厚度设定移动速度，设定完移动速度后作该速度的左右匀速运动，或一端到另一端的匀速往返运动，从而实现大宽幅的喷涂。第二基材根据每次喷涂的宽幅作定时的拉料，即喷头61每次从一端行进到另一端时，第二基材及即时行进一个喷涂覆盖的宽幅距离，以保证喷头61从另一端往返时喷涂在未喷涂的第二基材上，其与已喷涂部位保证连接，以此方式连续沉积冷喷金属沉积层3。当第二基材的基材层1双面均镀有蒸镀层2时，第二基材的一面沉积完成后，需要另一面也形成冷喷金属沉积层3时，将第二基材收卷好，翻过来，将未沉积的一面再次按上述步骤执行一遍，即完成所需的两面冷喷金属沉积层3的沉积。控制喷头61一端向另一端往返运行的速控系统和第二基材行进的速度系统通过一套完整系统控制，以保证两者匹配。

此种方案中，第二基材每次定时行进的距离只有冷喷的有效宽幅那么长，而冷喷的有效宽幅一般在20mm以内，因此，此方案中，第二基材每次最多只能行进20mm，而1000mm宽的基材，以10um的冷喷金属沉积层3厚度的要求，喷头61从一端移动到另一端行进1000mm，需要约10秒，所以，第二基材一分钟最多行进6X20mm=120mm，一小时才7200mm，即7.2米，效率偏低。

另一种方案是：见图4，将多个喷头61（本实施例中为5个）按等间距固定在一根气体粉体输送管道62上，所有喷头位于同一水平线上而保持高度一致。喷头61的数量设置要保证在多个喷头连续喷涂时，仍然能持续保持需要的压力，从而保证喷出的金属能达到冷喷沉积的临界速度以上；因为每个喷头都有泄压的作用，喷头过多，气体粉体输送管道62的压力就会减小，金属粉体喷出时速度不够就无法达到在第二基材上沉积并堆叠的效果，而成为颗粒状从第二基材上掉落。冷喷技术是没有胶黏剂的，靠喷出时的速度让金属颗粒获得足够大的动能，撞击第二基材以后沉积下来，并于第二基材牢牢结合。因此，同一根输送混合金属和高压气体的气体粉体输送管道62不易设置过多的喷头61，一般应该在5个以下，即1至5个喷头61；如果喷头61过多，要保持冷喷所需的压力，就得增加总供气的压力，而总供气的压力过高，对于保压的材质、厚度要求就高，设备成本就高，同时安全风险也很高，所以喷头61的数量不宜设置过多。

图4中所示为5个喷头61固定在一个气体粉体输送管道62上，喷头61按等距离排布，本发明设计的喷头61之间的横向间距可选择范围为1cm至10cm，优选1至2cm之间，因为恰好属于喷涂的有效覆盖宽幅。以图4所示为例，若喷头61之间的间距为2cm（喷涂有效覆盖距离），那单套有效宽幅喷涂的覆盖范围就为10cm，只需将图4示的装置设计10套，一字排开，或者从纵向按喷涂有效覆盖的衔接点算好距离排布，就可以在连续生产过程中实现1000mm宽幅的有效喷涂，生产效率较高。这样的设计，可以实现单面喷涂5至15米/分钟，具有较高的生产效率。如果需要双面喷涂，只需喷涂好一面后将第二基材收卷，重新进行上述工艺就能实现双面沉积形成冷喷金属沉积层3。

金属冷喷技术的优点之一是：由于自动化程度高，其金属沉积的厚度可控性也极高。因为沉积厚度的关键影响因素，如基材行进速度、喷头与基材的垂直距离、以及喷速等，都是通过自动化精密控制实现；其中喷头离第二基材的垂直距离一般在5至20mm之间，距离太小压力控制不好容易击穿第二基材，距离太大动能损失又无法沉积。本发明阐述的金属冷喷后的冷喷金属沉积层3，其厚度大于3um，更厚不限，但一般选择在100um以下。

④将上述经过金属冷喷工艺处理的导电无纺布作为第三基材，在冷喷金属沉积层3的表面通过涂布工艺涂上一层异相导电胶（厚度一般在5至100um，但不限）即异相导电胶层4，收卷时用离型膜覆盖而形成离型膜层5来保护，就制成了最终产品：无纺布异相导电胶胶带，简称导电无纺布胶带。本发明阐述的异相导电胶层4的配置由溶剂型丙烯酸树脂溶液(或者溶剂型热熔型树脂溶液)与导电粉均匀混合获得，一般导电粉采用镍粉、镍包石墨粉、铜粉或银包铜粉或银包镍粉等，可选择球状或片状、枝状，优选球状，粒径＜300um，优选100um至200um；按树脂固含量添加比例一般为3%至15%；并可加相关色浆，调制成客户所需的颜色，最后经涂布工艺制成成品。胶的选择一般根据客户需求定，其他工艺不变，基本不影响成品的电阻率。

（应用例1）

本应用例的基材层1选用东莞市朴美纺织品有限公司的0.02mm（20um）厚、1000mm宽、150m长的灰色PP无纺布为基材，纺织孔隙＜0.1mm，将其分切为10卷100mm宽幅材料；取其一卷作为本例实施材料。用韦度牌精确到0.001mm的螺旋式数显测厚仪，测得该无纺布平均厚度在0.02mm，公差±0.002mm，与提供数据相符。

将基材层1通过连续式真空磁控溅射蒸镀的方法单面镀上一层铜形成蒸镀层2，具体操作过程：将无纺布挂在真空室的自动放料设备上，穿过真空磁控溅射镀膜区域，然后在尾部收卷机上做好收卷准备，将无纺布用胶带缠在收卷管芯上；真空室启动抽真空，当达到100Pa以下真空度时，开启设备，无纺布表面将沉积上一层铜，并自动收卷。蒸镀完毕后，放入空气，打开真空室，取出材料。取出头尾样品各1mX1m，用常州市同惠电子股份有限公司生产的TH2512B智能直流电阻测试仪（精确到1uΩ）测试铜面的表面电阻率，每个样品上取5个不同区域，共测十次，室温20℃条件下平均电阻率约为0.045Ω。将此单面蒸镀铜的无纺布样品分成两卷，每卷越70m；一卷直接在蒸镀层2表面经涂布工艺涂覆一层异相导电胶，另一卷进行本发明所述的金属冷喷工艺，以作相互比较；在实施涂布和冷喷工艺前，需要将卷用缠绕膜封好，防止铜面被氧化。

采用北京创选彼得科贸有限公司代理的俄罗斯OCPS（奥伯尼斯克粉末中心）生产的DYMET型号金属冷喷设备，工作气压0.1-1.5Mpa。其喷头为特质铝管，直径约0.6mm-20mm可供选择，0.6mm喷头选择气压在0.5-0.6Mpa，20mm喷头选择0.8-1.2Mpa气压，可实现工艺要求；选择长约15cm的20mm喷头，即有效喷涂宽幅20mm。根据本发明的要求将5个相同的喷头焊接固定在一根直径30mm、两端密闭的空心铝制管上，该材质和喷头的管部同样材质，喷头之间的间距为20mm，且喷头在同一水平线保持高度一致，由此铝管统一给5个喷头同时输送高压金属气体粒子流，然后喷出。在该铝管的上方安装一个自动电子气压阀，不影响气流通过，可检测气压，并连接整个初始气压供给设备，控制供给气压的调节，以达到所需的气压要求；在气压阀的上方，有一个圆柱形气压容器，分别有两个输入口，一个输入高压气体，一个通过高压气体输送处理过后的金属粉体，只有处理过后的金属粉体才能进行本发明的金属冷喷工艺，其他任何粉体都不可以，包括俄罗斯的粉体也是不可以的；两者在此容器中混合，最后喷出，输入金属粉体的气压要略高于纯气体输入口的气压，约略高0.1Mpa，否则粉体会被回吸；本发明的金属粉体通过另一个圆柱型存储容器装载，并在存储容器的管路前后各设置1个气阀，当装金属粉时同时关闭这两个气阀，装完后，先打开通向气压容器的气阀，再打开输入气体的气阀，就可以实现金属粉的连续填料了，也就可以连续化生产了。驱动金属粉体输送的气体和纯气体输入的气源可以为一个，通过气阀分流，也可以不同气源，本发明采用不同气源方案，所用气体为普通氮气。固定喷头的铝管可以上下调节高度，调节幅度0-30mm，精度1mm，以便调节喷头距离基材的距离；喷头的下方为150mm宽X200mm长X10mm厚度的不锈钢平台，喷头位于长度方向100mm处中间位置的正上方，第二基材从不锈钢平台上方通过。

将100mm宽的一卷蒸镀完铜的第二基材的蒸镀层2面朝上放卷，从喷头下方的不锈钢平台上通过，距离喷头垂直距离约10mm，喷头收卷速度可以调节；在金属粉体罐4中加入1公斤OCPS公司提供的铜粉，平均粒径15um，保证10-20um粒径铜粉所占质量比列＞90%；开启金属冷喷设备，保持气压容器与喷头之间的自动电子气阀的气压为0.8MPa，第二基材以10m/分钟的速度行进，进行金属冷喷沉积。

冷喷完毕，头尾各取0.5m长样品：观察其表面，铜沉积比较均匀，在5个喷头的横向宽幅衔接处没有明显的深浅痕，说明喷头的精度较高，有效覆盖也比较均匀；用韦度牌螺旋式测厚仪测，两个样品各10个点，测得平均总厚度为33um，说明冷喷金属沉积层3的厚度约为13um（蒸镀层2为100纳米左右，不计厚度）；用TH2512B智能直流电阻测试仪测试两个样品各10个点，室温20℃条件下其平均电阻率为0.02Ω，比较未冷喷铜，仅蒸镀铜的电阻率有质的提升；用力甩动没有铜粉末掉落，进一步用1200g黏性胶带在3公斤压力下与其复合，保持半小时，手工快速剥离，沉积铜面没有铜粉反黏到胶带上，说明沉积后的铜与布基之间的结合牢度较好，符合技术要求；

将经过冷喷铜沉积后的上述第三基材的铜面涂布一层丙烯酸异相导电胶层4，并用硅油离型膜作离型膜层5保护涂层表面。具体步骤为，选用固含量为50%的溶剂型不干胶类丙烯酸树脂溶液和平均粒径为150um的球形镍包石墨粉（导电粉体），按固含量比100:5的比例混合，搅拌均匀，经微凹涂布机涂布、烘干，收卷部分复合硅油离型膜；在复合离型膜时，150um的球形镍包石墨粉由于其粒径小，又是柔性金属，因此被挤压，粒径变小，最终制得厚度为25um的异相导电胶层4，成品导电布胶带的总厚度为58um，±2um；其中基材层1厚度为20um，蒸镀层2的厚度忽略，冷喷金属沉积层3的厚度为13um，异相导电胶层25um。

取头尾各取5片100mmX100mm样品，用TH2512B智能直流电阻测试仪测试其表面电阻率，测得室温20℃条件下平均电阻率为0.045Ω以下，单组数据最高不超过0.05Ω，最低0.035Ω。

在仅经过蒸镀铜处理、未经过冷喷铜处理的的另一卷无纺布的铜面上，用同样的涂覆方式和异相导电胶配方，涂覆一层相同厚度（25um）的异相导电胶。取头尾各取5片100mmX100mm样品，用TH2512B智能直流电阻测试仪测试其表面电阻率，测得室温20℃条件下平均电阻率为0.085Ω左右，单组数据最高不超过0.12Ω，最低0.065Ω。

本比较例充分说明，经冷喷铜和蒸镀铜工艺相结合处理过的无纺布基材制成的导电无纺布胶带，相比仅经过蒸镀铜处理后制成的导电布胶带的性能优越很多，能满足的更高端的应用需求。

（应用例2）

本应用例与应用例1相同，唯一不同的是，冷喷的粉体为江苏智微新材料科技有限公司生产的铜粉，平均粒径15um，其中10-20um粒径的粉体占总质量的90%以上。

测试结果：冷喷金属沉积层3的厚度、表面状况以及冷喷后的附着力基本无差异，室温20℃条件下平均电阻率为0.022Ω，比应用例1稍高，判断测试设备产生的误差因素可能更大；最终制得的导电布的电阻率，室温20℃条件下为0.045Ω，与应用例1相同。

此应用例说明，冷喷工艺采用经过晶体结构定型的国产粉体也可以替代权威进口粉体，对于量产成本降低具有重要的意义。

（比较例1）

本比较例与应用例1的步骤基本相同，不同的是：粉体采用应用例2的粉体，在冷喷工艺完成后，测得室温20℃条件下平均电阻率为0.020Ω，与应用例1相同；将此冷喷铜层沉积面继续经过磁控溅射工艺沉积一层纳米级厚度镍，并测得20℃条件下平均电阻率为0.025Ω；可能是因为镍的电阻率偏低，又覆盖了铜面，因此测得数据有所下降。

将上述无纺布基材的金属面上按应用例1同样的配方和工艺刷上一层异相导电胶，制成最终导电布不干胶产品；测得室温20℃条件下为0.048Ω，与实施例1、2差异不大。

将上述制得的58um厚度的导电无纺布胶带与深圳市圣尔飞思科技有限公司代理的韩国DDS系列60um单面导电布不干胶带进行比较：用TH2512B智能直流电阻测试仪测试其表面电阻率，取面积100mm*200mm样品的10个点，测十次，测得室温20℃条件下平均电阻率为0.065Ω左右，没有本应用例的最终产品优越。进一步拆解其结构：

用乙酸乙酯溶液浸泡样品3小时，将样品异相导电胶层洗掉，再用乙酸乙酯浸泡，彻底洗净。发现其表面为镀镍结构，总厚度为35um，其无纺布基材规格书上明确为厚度20um，因此其金属层为15um；用XRD设备分析金属层成分，发现，其金属结构中约95%显示为铜，说明其工艺是先在导电布上镀铜，然后再镀镍覆盖，由于其镍含量少，判断其镍层为蒸镀层；和本实施例采用的设计结构相同，因此具有相互比较的意义。不同的是，本发明采用的冷喷沉积铜的工艺，韩国产品采用的是化学镀铜工艺，这也是行业的普遍工艺。

从本比较例看，本发明采用的工艺最终制成品的性能可以超越韩国同类产品。虽然最终产品有2um的厚度差异，但这差异主要在沉积铜上，本发明的铜层厚度更薄，电阻率应该更大，但是实际结果是更加优越，这可能是冷喷工艺铜沉积时的结构比化学镀结构更为紧密的原因。

（比较例2）

本比较例和应用例2基本一致，采用的粉体也相同；唯一不同的是，喷头距离基材的垂直高度为5mm，而不是10mm，结果制得的沉积层厚度不均匀，表面观察有深浅痕，实际测得，厚的地方平均18um厚度（除去无纺布厚度），薄的地方平均10um；用1200g胶带黏附后剥离，胶带表面有极少量铜粉散落，基本在喷头宽幅衔接的5mm范围内；

进一步按应用例1方式制成导电布胶带，测试厚度发现，厚度比较均匀，平均总厚度为62um，说明涂覆胶时，胶的流动性填补了冷喷沉积层厚度的差异；最终电阻率测试，室温20℃条件下平均电阻率为0.048Ω,且各个点位的差异与应用例1不大，说明当铜沉积层厚度存在较大差异时（本应用例差异在10um以内），由于冷喷工艺的冷喷金属沉积层3的致密性较好，实际结果差异不大。

本比较例仅为工艺提供数据参考，总体判断为不合格品。

（比较例3）

本比较例采用的基材和应用例1相同，冷喷原料的铜粉为国产粉体，喷头距离基材的垂直高度为5mm，自动电子气阀2的气压为1.2MPa；

设备开启，喷涂10cm长度即终止，因为冷喷时铜粉将无纺布击穿，取下布基，发现承载布基的不锈钢平台上散落了大量铜粉，未在不锈钢平台上沉积，说明高压金属粒子流动能过大，铜粉击穿了导电布，但在击穿的同时损失了动能，也未能在不锈钢材质的平台基底上沉积；蒸镀铜的无纺布被击烂。

此比较例说明，喷涂压力过大，喷头距离基材的高度又过小时，金属粒子流能量过大，将柔性的无纺布基材击穿，为量产时把握合适的喷头与基材距离以及气流压力提供了参考。

（比较例5）

本比较例采用的基材为未经蒸镀铜的20um无纺布，采用的粉体为国产粉体，其余步骤与应用例1相同。最后制得的导电布胶带性能也与应用例1基本相同。不同的是，在冷喷工艺结束后，在基材未接受冷喷处理的另一面有铜粉黏附，而且不锈钢平台上也有较多铜粉黏附，说明：无纺布基材未经过磁控溅射蒸镀铜，而直接进行冷喷工艺时，在冷喷压力控制好的情况下，由于基材表面张力的作用使得冷喷沉积基本能够完成，但会有粉末直接从基材的孔隙穿透过。

基材的另一面被黏附了金属粉末不能除净时，在电子产品使用时会有导致产品短路的风险，因此蒸镀一层蒸镀层2增加基材的表面张力和机械强度，非常有必要。

（比较例6）

本比较例将无纺布基材进行了双面蒸镀铜，双面冷喷沉积铜，冷喷时采用的粉体为国产粉体，其余的应用方法与应用例1相同，最后制得了双面导电的无纺布导电不干胶带，性能与应用例1基本相同。

通过以上应用例及实施例分析，本发明阐述的基于金属冷喷技术和磁控溅射蒸镀技术相结合的导电无纺布胶带及其制造方法完全适合量产，其关键在于“冷喷气流压力的控制因素、喷头与基材距离因素”两者之间的协调匹配，其次是基材的行进速度。本发明工艺制得的最终产品性能与同类产品比较具有较大的优势。

显然，上述实施例及应用例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种导电无纺布胶带，其特征在于：所述导电无纺布胶带包括基材层（1）以及在基材层（1）单面或双面依次层叠分布的蒸镀层（2）、冷喷金属沉积层（3）、异相导电胶层（4）和离型膜层（5）；其中基材层（1）以采用厚度为10μm至100μm的无纺布作为基材；蒸镀层（2）为利用真空磁控溅射蒸镀的方法在基材层（1）的一面镀上的导电层；冷喷金属沉积层（3）为利用金属冷喷技术在蒸镀层（2）上喷涂沉积的一层连续的导电层；异相导电胶层（4）为通过涂布工艺在冷喷金属沉积层（3）上涂上的一层异相导电胶；

所述的导电无纺布胶带的制造方法包括如下步骤：

①选择厚度为10μm至100μm的无纺布作为基材层（1），无纺布之间的孔隙需小于0.3mm；

②利用真空磁控溅射蒸镀的方法，将基材层（1）的一面或两面都镀上一层银、铜或镍的金属导电层即蒸镀层（2），该蒸镀层（2）的厚度为纳米级；

③以蒸镀后的无纺布为第二基材，利用金属冷喷技术，在蒸镀层（2）的另一面喷涂沉积一层连续的导电的冷喷金属沉积层（3），冷喷金属沉积层（3）所采用的金属粉体的粒径选择在1μm至50μm粒径；步骤③中，对第二基材进行金属冷喷处理前，需要对待冷喷的金属粉体进行处理：步骤一，对球形的金属粉体行退火处理，使金属粉体变得更加柔软；步骤二，将金属粉体和熔融态的热缩系数大于金属粉体的塑料按照分子量摩尔比：金属粉：塑料为1：2的比例，混合均匀，然后加热到熔融态之后，快速冷却；步骤三，用溶剂融掉塑料，反复用水将金属粉体洗干净后烘干；

④将上述经过金属冷喷技术处理的导电无纺布作为第三基材，在冷喷金属沉积层（3）的表面通过涂布工艺涂上一层异相导电胶即异相导电胶层（4），收卷时用离型膜覆盖而形成离型膜层（5）来保护。

2.根据权利要求1所述的导电无纺布胶带，其特征在于：基材层（1）采用包括涤纶、丙纶、锦纶、氨纶或腈纶在内的无纺布；蒸镀层（2）所镀材料包括银、铜或镍，该蒸镀层（2）的厚度为100nm至1μm；离型膜层（5）即收卷时用于覆盖保护的离型膜。

3.根据权利要求1所述的导电无纺布胶带，其特征在于：所述步骤二具体来讲：塑料采用冷缩树脂；冷缩树脂和金属粉体搅拌后，加热到100-150℃后再搅拌半小时，或者边加热边搅拌至目标温度后再搅拌半小时以上，然后流延在不锈钢的传输带平台上，经过-20℃环境迅速冷却，每分钟行走1-2米的速度冷却；步骤三具体来讲：用溶剂通过搅拌在常温下熔掉冷缩树脂后1小时以上充分沉淀，然后反复用水冲洗粉体，烘干；冷缩树脂和溶剂混合溶液通过容器收集，再次流延蒸发溶剂制成冷缩树脂，或再造粒，溶剂蒸发过程中经过-10℃到-20℃冷凝容器收集再利用。

4.根据权利要求1所述的导电无纺布胶带，其特征在于：步骤③的金属冷喷技术采用低压冷喷技术，气体的压力在0.1至2Mpa。

5.根据权利要求4所述的导电无纺布胶带，其特征在于：步骤③对第二基材进行金属冷喷操作具体来讲：将喷头（61）和混合了处理过的金属粉体的气体输送管道（62）一并固定在一根金属管（63）上，金属管（63）一头固定在可移动的导轨（64）上，保证金属管（63）可以左右滑动，通过PLC电路或者伺服系统控制其左右匀速移动，或从一端匀速移动到另一端，再从另一端移动往返移动，并通过移动速度的控制来实现不同喷涂厚度的要求：根据第二基材需要沉积的冷喷金属沉积层（3）的厚度设定移动速度，设定完移动速度后作该速度的左右匀速运动，或一端到另一端的匀速往返运动；第二基材根据每次喷涂的宽幅作定时的拉料，即喷头（61）每次从一端行进到另一端时，第二基材及即时行进一个喷涂覆盖的宽幅距离，以保证喷头（61）从另一端往返时喷涂在未喷涂的第二基材上，其与已喷涂部位保证连接，以此方式连续沉积冷喷金属沉积层（3）；当第二基材的基材层（1）双面均镀有蒸镀层（2）时，第二基材的一面沉积完成后，需要另一面也形成冷喷金属沉积层（3）时，将第二基材收卷好，翻过来，将未沉积的一面再次按上述步骤执行一遍，即完成所需的两面冷喷金属沉积层（3）的沉积。

6.根据权利要求4所述的导电无纺布胶带，其特征在于：步骤③对第二基材进行金属冷喷操作具体来讲：将1至5个喷头（61）按等间距固定在一根气体粉体输送管道（62）上，所有喷头位于同一水平线上而保持高度一致；喷头（61）的数量设置要保证在多个喷头连续喷涂时，仍然能持续保持需要的压力，从而保证喷出的金属粉体能达到冷喷沉积的临界速度以上；气体粉体输送管道（62）统一给所有喷头同时输送高压金属气体粒子流，然后喷出在第二基材的蒸镀层（2）表面形成冷喷金属沉积层（3）；当双面喷涂时只需喷涂好一面后将第二基材收卷，重新进行上述工艺就能实现双面沉积形成冷喷金属沉积层（3）。

7.根据权利要求1所述的导电无纺布胶带，其特征在于：步骤①中，无纺布之间的孔隙小于0.1mm；步骤②中，蒸镀层（2）的厚度为100nm；步骤③中，冷喷金属沉积层（3）选择与蒸镀层（2）相同的金属进行冷喷，采用的金属粉体的粒径采用3至30μm粒径；异相导电胶层（4）的厚度为5至100μm，异相导电胶层（4）的配置由溶剂型丙烯酸树脂溶液或者溶剂型热熔型树脂溶液与导电粉均匀混合获得，树脂固含量添加比例为3%至15%，并加色浆。

8.根据权利要求1所述的导电无纺布胶带，其特征在于：蒸镀层（2）和冷喷金属沉积层（3）均采用铜或镍。

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