CN1370112A

CN1370112A - 复合绝缘胶带

Info

Publication number: CN1370112A
Application number: CN00811953A
Authority: CN
Inventors: 林启祥
Original assignee: SIWEI ENTERPRISE CO Ltd
Current assignee: SIWEI ENTERPRISE CO Ltd
Priority date: 2000-05-09
Filing date: 2000-05-09
Publication date: 2002-09-18
Anticipated expiration: 2020-05-09
Also published as: CN100351076C; WO2001085444A1; AU2000249935A1

Abstract

用具有优异绝缘性能的非卤化材料制备的复合绝缘胶带。该复合绝缘胶带具有压花加强的聚合物层,第一柔性层和粘合剂层。所述第一柔性层用于提高复合绝缘胶带的柔韧性和同形度,而粘合剂层用于使绝缘胶带紧密地粘附到物体上。还公开了制备复合绝缘胶带的方法。所述第一柔性层为20℃下拉伸比低于400%的材料。所述压花加强聚合物层先用压印工艺压印,形成随机遍布于压花加强聚合物层的孔。这强化了压花加强聚合物层的柔韧性。

Description

复合绝缘胶带

发明背景

1.发明领域

本发明涉及一种复合绝缘胶带。更具体地，本发明涉及一种柔性的复合绝缘胶带，该胶带可以用来防止电磁波干扰(EMI)的影响，该胶带具有优异的柔韧性和抗撕裂特性。

2.现有技术描述

在日常生活中，复合绝缘胶带广泛用于包裹电器设备或电线，如变压器，电容器，线卡，马达引线，消磁线圈，电话线和其他通讯电缆等。这些胶带为其包裹的设备提供绝缘性。优异的抗纵向弯曲力，同形度和柔韧性是这些绝缘胶带防止电器设备或电线因物理冲击或潮湿的包装而引起的绝缘失败或短路的重要特征。重要的是绝缘胶还保护用户防止电击。

绝缘胶带必须耐受严酷的条件，如高压，强电场，强磁场，潮湿，紫外线，热等。因此，优异的耐压性，耐热性，耐燃性，耐化学品性和耐水性是这些胶带全部需要的。

很多具有上述特性的现有技术的柔性绝缘胶带是由氯乙烯树脂如聚氯乙烯(PVC)、氯化聚乙烯(CPE)和氯磺化聚乙烯(CSPE)组成的。PVC因其优异的柔韧性和同形度特性因而是制造绝缘胶带时最常用的，此外还因为它是廉价的。很多研究揭示，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)也是一种良好的绝缘材料。但是，PET因其柔韧性差而很少用于绝缘胶带工业。

很多研究报道，含卤素的聚合物如PVC等在废物焚烧过程中分解，同时产生盐酸。这不仅腐蚀焚化器器壁，而且还是酸雨的来源。同时，与PVC有关的塑料制品中常用的增塑剂，如邻苯二甲酸二辛酯(DOP)也是有毒的。另外，当PVC与含苯化合物在较高温度下反应时，形成有毒的不可降解的化合物多氯联苯(PCB)。为了增加PVC绝缘胶带的稳定性，在制造PVC绝缘胶带过程中加入某些重金属，如铅，邻苯二甲酸铅，亚磷酸铅，硫酸铅，镉或钙的金属化合物。这些重金属可以导致严重的环境污染并影响人的健康。幸运地是，在最近的几年里已制定了一些限制，以禁止在PVC绝缘胶带中使用这些重金属。

因此，使用无毒材料如玻璃纤维和PET，成为绝缘胶带工业的标准。美国专利US 4868035中公开了一种方法，在该方法中，PET薄膜与玻璃纤维组合使用，以形成具有优异电绝缘性能的绝缘胶带。然而，用PET和玻璃纤维制造的绝缘胶带是昂贵的，并且具有不良的柔韧性，同形度和抗撕裂特性。所以，PET薄膜的应用范围受到了限制。

应当注意到，现有技术绝缘胶带屏蔽电磁波干扰(EMI)一般较差。因而，现有技术的防止EMI的方法是在粘附于导电体上的绝缘胶带周围缠绕几层金属薄片。然而，现有技术的防止EMI作用的方法不能完全和平滑地包裹导电体。另外，金属薄片容易脱落，导致EMI绝缘性能降低。

发明概述

因此本发明的主要目的是提供便宜的，无毒的绝缘胶带。本发明的复合绝缘胶带具有优异的柔韧性，同形度，抗撕裂和耐压特性。

在优选实施方案中，本发明方法包括使用具有优异绝缘性能的非卤化材料形成复合绝缘胶带。该复合绝缘胶带基本上包括压花加强的聚合物层，第一柔性层和粘合剂层。该压花加强的聚合物层包括顶面和底面。该第一柔性层形成于所述压花加强聚合物层的顶面，以提高该复合绝缘胶带的柔韧性和同形度，而该粘合剂层形成于所述压花加强聚合物层的底面，以使绝缘胶带粘附在物体上。形成压花加强的聚合物层的方法在US 5853138中清楚地公开了。所述第一柔性层是由20℃下拉伸比低于400％的材料组成的。首先采用压印法压印该压花加强的聚合物层，利用该压印法在整个压花加强聚合物层上形成多个随机分布的孔。这些孔提高了压花加强的聚合物层的柔韧性。

此外，为了增加绝缘胶带的柔韧性和厚度，在压花加强的聚合物层上其与第一柔性层之间覆盖第二柔性层。而且，为了防止电磁波干扰(EMI)作用，该绝缘胶带可进一步包含导电层。

本发明的优点在于该复合绝缘胶带不含卤素，而且其柔韧性得到了显著的增强。另外，本发明需要较少的材料，导致制造成本较低。

本发明的这些及其它目的对于阅读了下面优选实施方案详述的本领域普通技术人员来说无疑是显而易见的，该优选实施方案以多种附图的形式进行说明。

附图简述

图1是本发明优选实施方案的复合绝缘胶带的横断面图。

图2是本发明第二实施方案的复合绝缘胶带的横断面图。

图3是本发明第三实施方案的复合绝缘胶带的横断面图。

图4是本发明第四实施方案的复合绝缘胶带的横断面图。

图5是本发明第五实施方案的复合绝缘胶带的横断面图。

优选实施方案详述

请参照图1。图1是本发明优选实施方案的复合绝缘胶带10的横断面图。如图1所示，该复合绝缘胶带10，厚度25～250μm，包括压花加强的聚合物层12、第一柔性层14、粘合剂层16和隔离层18。所述压花加强聚合物层14，厚度5～150μm，包括顶面11和底面13。所述第一柔性层14，厚度10～150μm，覆盖在压花加强的聚合物层12的顶面11上，并且是用来提高绝缘胶带10的柔韧性的。所述粘合剂层16，厚度10～100μm，覆盖在压花加强的聚合物层12的底面13上，并且是用来使复合绝缘胶带10粘附到物体上的。与所述粘合剂层16相邻的隔离层18是用来保持粘合剂层16的粘附特性的。

压花加强的聚合物层12是由非卤化的聚合物材料组成的。所述非卤化的聚合物材料可以包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘甲酸亚乙酯(polyethylene naphthalate，PEN)、聚丙烯(PP)或聚酰亚胺(PI)。第一柔性层14是由具有较低玻璃体转化温度的柔性聚合物材料组成的；例如，聚乙烯(PE)，聚丙烯酸酯(acrylic)，聚氨酯树脂(PU树脂)，乙烯乙酸乙烯酯(EVA)或Surlyn^TM。在玻璃体转化温度之上，高度结晶的聚合物变成柔软和可塑的，即热塑性的。推荐选择PE作为第一柔性层14原料，并且第一柔性层14的拉伸比在20℃时应低于400％。

用作粘合剂层18的材料可以包括丙烯酸粘合剂，聚氨酯粘合剂，橡胶粘合剂，热熔性粘合剂，硅树脂粘合剂等。为了增强粘合剂层18对压花加强的聚合物层12的粘附性，可以加入粘附性促进剂，如偶合剂、螯合剂或交联剂。所使用的促进剂的类型取决于所涉及的材料。粘附性促进剂的组分可以包括硅烷化合物，钛酸盐，铝酸盐，硼酸酯，铝酸锆等。粘附性促进剂可以直接应用于压花加强的聚合物层12，而不是直接加到粘合剂层16中。

现在讨论制备复合绝缘胶带10的方法。起初，进行模挤出幕涂工艺，以在压花加强的聚合物层12的顶面11上均匀地形成第一柔性层14。在模挤出幕涂工艺中，将PE熔化并利用T-模挤出幕涂法将其均匀地涂布在压花加强聚合物层12的顶面11上，以形成薄的熔融PE薄膜。待该薄的熔融PE薄膜冷却时，第一柔性层14就完成了。借助于模挤出幕涂工艺，第一柔性层14与压花加强聚合物层12互相紧密地粘附在一起，形成具有优异柔韧性能的复合薄膜。利用压印工艺压印压花加强的聚合物层12，以在整个压花加强的聚合物层12上形成多个随机分布的孔，进而增强绝缘胶带10的柔韧性和抗撕裂特性。

为了增强压花加强的聚合物层12的顶面11对第一柔性层14亲合力，在压印工艺之后利用电晕放电技术、火焰燃烧(flame burning)技术或底漆对表面进行预处理。

请参照图2，该图描述了本发明复合绝缘胶带20的可选择的横断面结构。如图2所示，该复合绝缘胶带20包括压花加强的聚合物层22，第一柔性层24，粘合剂层26和隔离剂涂层29。该压花加强聚合物层22有顶面21和底面23两个面。该第一柔性层24覆盖于所述压花加强的聚合物层22的顶面21上，以提高复合绝缘胶带20的柔韧性。该粘合剂层26覆盖于所述压花加强聚合物层22的底面23上，以使复合绝缘胶带20粘附在物体上。利用压印工艺压印压花加强的聚合物层22，以在整个压花加强的聚合物层12上形成多个随机分布的孔，进而增强绝缘胶带20的柔韧性和抗撕裂特性。

该隔离剂涂层29覆盖于第一柔性层24上。该绝缘胶带20的粘合剂层26在绝缘胶带卷起来的时候与所述隔离剂涂层29相邻。

请参照图3。图3是本发明第三实施方案的复合绝缘胶带30的横断面图。如图3所示，该复合绝缘胶带30包括压花加强的聚合物层32，第一柔性层34，粘合剂层36，第二柔性层35和隔离衬38。同样，该压花加强聚合物层32也有顶面31和底面33两个面。该第一柔性层34和第二柔性层35分别地覆盖于所述压花加强聚合物层32的顶面31和底面33，以提高复合绝缘胶带30的柔韧性。该粘合剂层36形成于所述第二柔性层35的表面，以使复合绝缘胶带30粘附在物体上。该压花加强聚合物层32，第一柔性层34和第二柔性层35一起构成复合的聚合绝缘薄膜37。

本实施方案的复合绝缘胶带30和图1所描述的复合绝缘胶带10之间的不同点只在于该复合绝缘胶带30包括第二柔性层35。该第二柔性层35用于提高该复合绝缘胶带30的柔韧性和厚度。依据所需的结果，该第二柔性层35可用不同的柔性聚合材料形成，例如不同厚度的PE，聚丙烯酸酯，PU树脂，EVA或Surlyn^TM。推荐选择PE作为第二柔性层35的聚合材料，因为它成本低且柔韧性高。

同样地，利用压印工艺预先压印压花加强的聚合物层32，以在整个压花加强聚合物层32上形成多个随机分布的孔，进而增强绝缘胶带30的柔韧性和抗撕裂特性。一种情形是，利用压印工艺压印第一柔性层34和压花加强聚合物层32，以在整个第一柔性层34和压花加强聚合物层32上形成多个随机分布的孔，进而增强绝缘胶带30的柔韧性。另一种情形是，利用压印工艺压印第二柔性层35和压花加强聚合物层32，以在整个第二柔性层35和压花加强聚合物层32上形成多个随机分布的孔。

为了保护粘合剂层36，在粘合剂层之后使用隔离层38。该隔离层38可以包括纸衬或薄膜衬。当希望露出粘合剂层36以使复合绝缘胶带30粘贴到物体表面时，将隔离层38剥离即可。

请参照图4。图4是本发明的能够防止电磁波干扰作用的复合绝缘胶带40的横断面图。如图4所示，该复合绝缘胶带40包括压花加强聚合物层42，第一柔性层44，粘合剂层46，隔离衬48和复合金属层80。该压花加强聚合物层42有顶面41和底面43两个面。该第一柔性层44覆盖于所述压花加强聚合物层42的顶面41上。该粘合剂层46形成于底面43上。如所提到的那样，可于后来剥离的隔离层48是用来保护粘合剂层46的。该绝缘胶带40的厚度为50～200μm，优选的厚度为75～150μm。

在第一柔性层44形成于压花加强的聚合物层42的顶面41上之前，利用压印工艺预先压印该压花加强的聚合物层42。进行模挤出幕涂工艺，以在该压花加强的聚合物层42的顶面41上形成均匀的第一柔性层44。一种情形是，利用压印工艺压印第一柔性层44和压花加强聚合物层42，以在整个第一柔性层44和压花加强聚合物层42上形成多个随机分布的孔，进而增强绝缘胶带40的柔韧性。

本实施方案的复合绝缘胶带40和图1所描述的复合绝缘胶带10之间的不同点只在于该复合绝缘胶带40包括复合金属层80，该复合金属层80能使复合绝缘胶带40屏蔽电磁波干扰作用。该复合金属层80包括铝导电层85，形成于该铝导电层85底面的聚合物层83，及形成于聚合物层83底面的粘合剂层81。该粘合剂层81是用来将复合金属层80粘附在第一柔韧层44上的。

存在若干种形成复合金属层80的方法：(1)应用金属气相沉积工艺在聚合物层83上沉积薄的金属层，例如薄的铝薄膜；(2)应用层压工艺在该聚合物层83上附着薄的金属薄膜，如铝箔；(3)应用模挤出幕涂工艺在铝导电层85的表面涂附聚合物层83。用于聚合物层83的材料可以包括PE、聚丙烯酸酯、PU树脂、EVA或Surlyn^TM。依据所需的复合绝缘胶带40的柔韧性，可以选择进行压印工艺对聚合物层83和铝导电层85进行碾压，以在整个聚合物层83和铝导电层85上形成多个随机分布的孔。作为选择，也可以通过压印工艺仅压印聚合物层83。

请参照图5。所描述的是本发明的能够防止EMI作用的复合绝缘胶带50的横断面图。该复合绝缘胶带50包括压花加强的聚合物层52，第一柔性层54，粘合剂层56，隔离剂涂层59和导电层58。同样，该压花加强聚合物层52有顶面51和底面53两个面。该第一柔性层54借助于常规的模挤出幕涂工艺覆盖于所述压花加强聚合物层52的顶面51上。该粘合剂层56形成于第一柔性层54上。

本实施方案的复合绝缘胶带50和图4所描述的复合绝缘胶带40之间的区别在于该导电层58直接形成于该压花加强聚合物层52的底面53上。此外，该粘合剂层56涂敷于第一柔性层54上。一般来说，利用两种常规方法来形成导电层58：(1)应用金属气相沉积工艺在该压花加强聚合物层52的底面53上沉积薄的金属层，例如薄的铝薄膜；(2)应用层压工艺和加热将薄金属薄膜如铝箔附着在压花加强聚合物层52上。然后，利用常规的涂敷技术如凹板式涂布机或刷子(wired bar)在导电层58上形成隔离剂涂层59。可以使用硅基或非硅基的隔离剂作为隔离剂涂层59。

同样地，利用压印工艺预先压印该压花加强聚合物层52，以在整个压花加强聚合物层52上形成多个随机分布的孔，进而增强绝缘胶带50的柔韧性和抗撕裂特性。一种情形是，利用压印工艺压印第一柔性层54和压花加强聚合物层52。该压印工艺之后，导电层58形成于压花加强聚合物层52的底面53上。此后，应用常规涂敷技术如凹版式涂布机或刷子在该导电层58上形成隔离剂涂层59。

请参照表1。表1是本发明不同厚度的复合绝缘胶带的击穿电压试验的比较。表1右栏中列出的实验数据(击穿电压)是根据ASTM 256标准方法得到的，以PE作为起始柔性材料覆盖在压花加强聚合物层上。由厚度为9μm的压印PET层和厚度为20μm的PE柔性层组成的复合绝缘胶带具有6.0kV试验击穿电压测，超过了常规PVC绝缘胶带所规定的1.0kV的击穿电压。然而，该复合绝缘胶带总的厚度(29μm)仅是现有技术PVC绝缘胶带的1/4～1/5。随着厚度的增加，该击穿电压上升。当压印PET层的厚度为50μm时，本发明复合绝缘胶带的击穿电压值达到13.0kV，其为现有技术PVC绝缘胶带的击穿电压的两倍；而其总厚度约为现有技术PVC绝缘胶带的1/2。

与现有技术的绝缘胶带相比，本发明的复合绝缘胶带具有优异的绝缘特性和耐压性。本发明使用不含卤素的聚合材料如PE和PET作为原料，所以对环境的影响很小。利用能够使复合绝缘胶带易于撕裂的压印工艺压印压花加强的聚合物层。另外，随机分布于整个压花加强聚合物层、第一柔性层和第二柔性层上的孔显著地提高了复合绝缘胶带的柔韧性和同形度。因此，复合绝缘胶带的粘合剂层可以牢固地粘附于物体上。

此外，可以使用包含复合金属层的复合绝缘胶带平滑和紧密地缠绕导线或导电体，以防止EMI作用。由于在相同击穿电压下本发明的复合绝缘胶带的厚度大大地小于现有技术PVC绝缘胶带的厚度，所以生产成本降低了。

本领域的技术人员容易认识到，在保持本发明的教导的情况下可以对本发明作出多种修饰和改变。因此，应当理解，上述的公开仅受所附权利要求书的边界和范围的限制。

Claims

1.一种绝缘胶带，包括：

压花加强的聚合物层，该压花加强的聚合物层包括顶面和底面，并且该压花加强的聚合物层是利用压印工艺压印的；

第一柔性层，该第一柔性层覆盖在所述压花加强聚合物层的顶面上，并且用于改善绝缘胶带的柔韧性；和

粘合剂层，该粘合剂层覆盖在所述压花加强聚合物层的底面上，并且用于使绝缘胶带粘附到物体上。

2.权利要求1的绝缘胶带，其中该压花加强的聚合物层是由非卤化的聚合物材料组成的，所述非卤化的聚合物材料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘甲酸亚乙酯(PEN)、聚丙烯(PP)或聚酰亚胺(PI)。

3.权利要求1的绝缘胶带，其中该第一柔性层在20℃时的拉伸比低于400％。

4.权利要求3的绝缘胶带，其中该第一柔性层是由柔性聚合物材料组成的，所述柔性聚合物材料包括聚乙烯(PE)，聚丙烯酸酯，聚氨酯树脂(PU树脂)，乙烯乙酸乙烯酯(EVA)或Surlyn^TM。

5.权利要求1的绝缘胶带，其中所述的压印工艺是用来在整个压花加强的聚合物层上形成多个随机分布的孔，以便加强该压花加强聚合物层的柔韧性。

6.权利要求5的绝缘胶带，其中在所述压印工艺之后进行表面预处理工艺，以提高压花加强聚合物层的顶面对第一柔性层的亲合性。

7.权利要求6的绝缘胶带，其中所述的表面预处理工艺是利用电晕放电技术、火焰燃烧技术或底漆来进行的。

8.权利要求1的绝缘胶带，其在压花加强聚合物层和第一柔性层之上进一步包括第二柔性层，该第二柔性层是用来提高绝缘胶带柔韧性和厚度的。

9.权利要求8的绝缘胶带，其中该第二柔性层在20℃时的拉伸比低于400％。

10.权利要求9的绝缘胶带，其中该第二柔性层是由柔性的聚合物材料组成的，该柔性聚合物材料包括聚乙烯(PE)，聚丙烯酸酯，聚氨酯树脂(PU树脂)，乙烯乙酸乙烯酯(EVA)或Surlyn^TM。

11.权利要求8的绝缘胶带，其中所述第一柔性层和压花加强聚合物层是利用压印工艺压印的，以在整个第一柔性层和压花加强聚合物层上形成多个随机分布的孔，进而增强绝缘胶带的柔韧性。

12.权利要求8的绝缘胶带，其中所述第二柔性层和压花加强聚合物层是利用压印工艺压印的，以在整个第二柔性层和压花加强聚合物层上形成多个随机分布的孔，进而增强绝缘胶带的柔韧性。

13.权利要求1的绝缘胶带，进一步包括与所述粘合剂层相邻的隔离衬，以保持该粘合剂层的粘附特性。

14.权利要求1的绝缘胶带，进一步包括覆盖第一柔性层的隔离剂涂层；其中该绝缘胶带的粘合剂层在绝缘胶带卷起来的时候与所述的隔离剂涂层相邻。

15.权利要求1的绝缘胶带，进一步包括用来防止电磁波的干扰(EMI)作用的导电层。

16.权利要求15的绝缘胶带，其中该导电层由金属材料组成，所述导电材料包括铝、铜、锡、银、锌、铁、合金或导电的聚合物。

17.权利要求16的绝缘胶带，其中该导电层是利用金属气相沉积技术或热层压技术形成的。

18.权利要求17的绝缘胶带，进一步包括隔离剂涂层，该隔离剂涂层覆盖在导电层上；其中该绝缘胶带的粘合剂层在绝缘胶带卷起来的时候与所述的隔离剂涂层相邻。