DE1646064C3

DE1646064C3 - Verfahren zur Herstellung von mit Polyesterharzen beschichteten Metallfolien für elektro- und radiotechnische sowie elektronische Zwecke

Info

Publication number: DE1646064C3
Application number: DE1967P0043693
Authority: DE
Inventors: Lucjan Dipl.-Ing. Zabrze Domagala; Zbigniew Prof. Dr.-Ing. Gleiwitz Jedlinski; Danuta Dipl.-Ing. Kattowitz Seek
Original assignee: POLITECHNIKA SLASKA IM WINCENTEGO PSTROWSKIEGO GLEIWITZ (POLEN)
Current assignee: POLITECHNIKA SLASKA IM WINCENTEGO PSTROWSKIEGO GLEIWITZ (POLEN)
Priority date: 1966-12-29
Filing date: 1967-12-22
Publication date: 1978-05-24
Also published as: DE1646064A1; DE1646064B2; GB1215479A; FR1549101A; AT295869B

Description

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Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von beschichteten Metallfolien für elektro- und radiotechnische sowie elektronische Zwecke, die z. B. zur Herstellung von aufgedruckten elektronischen und elektrotechnischen Stromkreisen bzw. anderer elektronischer Konstruktionen, die mit einer Isolierschicht überzogen werden, Verwendung finden, wie Beläge für Kondensatoren, aufgedruckte Widerstände u. a.

Für die Beschichtung von elektronischen und elektrotechnischen aufgedruckten Widerständen mit laminierten Folien wendet man derzeit ein Verfahren an, das auf der Laminierung einer Metallfolie, am häufigsten einer Kupferfolie, mit einem Preßstoff aus Polymerharz beruht.

Als Harze werden für gewöhnlich hitzehärtbare Phenolharze, Epoxyharze, Novolake usw. verwendet. Die Herstellung der beschichteten Kupferfolie verläuft in mehreren Phasen und ist ziemlich zeitraubend und umständlich. Die erste Phase ist die Herstellung des Schichtpreßstoffs aus einem synthetischen Harz, das durch eine Trägersubstanz, z. B. durch Glasfenster, verstärkt wird. Die zweite Phase stellt die Beschichtung der Oberfläche der Metallfolie mit einem entsprechenden hitzehärtbaren Klebstoff dar. Die dritte, die Endphase, bildet die Verbindung des Harzpreßstoffs mit der mit dem Klebstoff bedeckten Folie im Heißpreßverfahren. Der auf diese Weise erhaltene Schichtpreßstoff besitzt eine ziemlich große Stärke und eignet sich im Grunde genommen nicht für kleine, d. h. miniaturisierte Einrichtungen, wie z. B. für elektronische Miniaturanlagen, Empfänger und andere Apparate.

Die DE-AS 10 33 291 betrifft isolierte elektrische Leiter, deren Beschichtung aus einem Polyester besteht, der aus 25 bis 56 Äquivalentprozent Tere- oder Isophthalsäure bzw. deren Derivaten oder deren Gemischen; 15 bis 46 Äquivalentprozent Äthylenglycol und 13 bis 44 Äquivalentprozent eines gesättigten aliphatischen mehrwertigen Alkohols mit wenigstens 3 Hydroxylgruppen hergestellt worden ist (vgl. insbesondere Patentanspruch I). Die Beschichtung von Metallfolien mit Polyarylcstern der Terephthalsäure oder Isophthalsäure, die Naphthalingruppen aufweisen, ist in dieser Patentschrift jedoch nicht beschrieben.

Dasselbe gilt für die USPS 28 89 304, die sich ebenfalls mit elektrischen Leitern befaßt, deren Isolierung aus Polykondensaten besteht, die durch I Imsetzen von TereDhthalsäure oder Isophthalsäure mit

55 einem Gemisch aus 30 bis 70 Gew.-°/o eines gesättigten aliphatischen Alkohols mit mindestens 3 Hydroxylgruppen und 70 bis 30 Gew.-% eines aliphatischen Diols, wovon 20 bis 100% 4 bis 5 Kohlenstoffatome besitzen, hergestellt worden sind (vgl. insbesondere Patentanspruch 1).

Auch bei der US-PS 31 90 770 und der im wesentlichen inhaltsgleichen GB-PS 10 06 560 werden zum Isolieren von Drähten Terephthalsäure- bzw. Isophthalsäurepolyester bzw. Polyimide verwendet, aber es werden keine Metallfolien mit Polyarylatestern der Terephthal- oder Isophthalsäure, deren Alkoholkomponente Naphthalingruppen besitzt, beschichtet.

Es wurde festgestellt, daß man dünne beschichtete Folien, die sich zur Herstellung von gedruckten Schaltungen bzw. anderen Isolierungselementen, wie z. B. von Kondensatorbelägen usw., eignen und deren dielektrische, mechanische und thermische Eigenschaften denen der auf hitzehärtbaren Harzen basierenden Glasschichtpreßstoffe nicht nachstehen, durch unmittelbares Auftragen einer hitzebeständigen Polymerharzlösung auf eine Kupferfolie erhält.

Gegenstand der Erfindung ist also ein Verfahren zur Herstellung von mit Polyesterharzen beschichteten Metallfolien für elektrotechnische, radiotechnische und elektronische Zwecke durch Auftragen einer Schicht eines Polyesterharzes in Form einer Lösung und Trocknen der aufgetragenen Schicht, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man als Polyesterharz einen hitzebeständigen Polyarylatester der Terephthalsäure oder Isophthalsäure, der Naphthalinsysteme enthält, verwendet.

Der mit dem beanspruchten Verfahren verbundene technische Fortschritt ist darin zu sehen, daß das beim beanspruchten Verfahren verwendete Polykondensat

a) eine gute Haftfähigkeit besitzt und auf der Metallfolie einen glatten Überzug bildet, der auf die Folie chemisch nicht einwirkt,

b) eine Hitzebeständigkeit bis zu mindestens 250⁰C aufweist und für mindestens 10 see bei einer Temperatur von 260⁰C gegen geschmolzenes Lötmetall widerstandsfähig ist,

c) gute dielektrische Eigenschaften besitzt,

d) gegen die Einwirkung einer 30%igen Eisenchloridlösung beständig ist und

e) im Gegensatz zu den bekannten Verfahren ohne eine Klebezwischenschicht ein Laminat mit einem guten Verbund bildet.

Außerdem müssen die bekannten zur Drahtlackierung verwendeten Polyester bei Temperaturen in der Nähe von 400⁰C gehärtet (vernetzt) werden, während beim erfindungsgemäßen Verfahren lediglich eine Trocknung bei 100 bis 300⁰C erforderlich ist.

Die bisher erörterten Druckschriften befassen sich alle nicht mit der Beschichtung von Metallfolien, sondern der Lackierung von Drähten und können den technischen Fortschritt daher nicht in Frage stellen, während die anderen obengenannten Verfahren zur Beschichtung von Metallfolien zur Erzielung eines guten Verbunds eine klebende Zwischenschicht benötigen. Darüber hinaus hält keiner der im Stand der Technik verwendeten Polyester einer Lotten¹ peratur von 260⁰C für mindestens 10 see stand.

Bei der Beurteilung der Krfindungshöhe ist davon auszugehen, daß es einerseits bereits bekannt ist, Metallfolien unter Verwendung von Phenolharzen, Epoxyharzen oder Novolaken zu beschichten. Andererseits ist in der DE-VS 10 33 291 bzw. den US-PS

28 89 304 und 31 90 770 die Isolierung von elektrischen Leitern, die eine gute Wärmestandfestigkeit besitzen, mit Hilfe von Polyestern auf der Basis von Tere- oder Isophthalsäure und Gemischen aus zwei- und mehrwertigen aliphatischen Alkoholen beschrieben. Bei den dort zur Drahtlackierung verwendeten Terephthalsäure- bzw. Isophthalsäurepolyestern handelt es sich aber nicht wie beim Erfindungsgegenstand um lineare Polyester, sondern um durch den Einbau von drei- oder höherwertigen aliphatischen Alkoholen vernetzbare Polyester, die im Gegensatz zu den beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten linearen Polyestern erst nach einer Vernetzung bei Temperaturen von 400°C einen wärmebeständigen Überzug ergeben. Dieser Druckschrift kann somit weder eine Anregung entnommen werden, daß überhaupt lineare Polyester zur Herstellung von Überzügen geeignet sind, die gemäß der vorliegenden Aufgabenstellung gute dielektrische Eigenschaften neben einer hohen Wärmebeständigkeit, langsamen Alterung und amorphen Struktur besitzen, noch daß gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren durch den Einsatz von Dihydroxynaphthalinverbindungen als Alkoholkomponente Überzüge erhalten werden, die sogar für mindestens 10 s bei einer Temperatur von 260⁰C gegen geschmolzenes Lötmetall widerstandsfähig sind. Es mußte daher eine erfinderische Auswahl getroffen werden, aus der Vielzahl der zur Beschichtung von Metallfolien möglichen Polymeren, gerade lineare Polyester der Tere- bzw. Isophthalsäure mit Naphthalinsystemen im Alkoholanteil vorzuschlagen, die den geschilderten technischen Effekt ergeben. Dies gilt um so mehr, als dieser Effekt auch von einem Durchschnittsfachmann nicht mit Sicherheit vorhergesehen werden konnte.

Bei der Herstellung der beschichteten Folien nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Harzlösung auf die Metallfolie — Kupfer- eventuell Aluminiumfolie — manuell mit einem Pinsel oder im Spritzoder Elektrophoreseverfahren aufgetragen. Die Schichtstärke beträgt je nach Bestimmung 15 bis 150 um und wird durch die Anzahl der aufgetragenen Harzschichten reguliert.

Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens gestattet es, beschichtete Folien mit hoher thermischer und mechanischer Festigkeit sowie mit günstigen dielektrischen Eigenschaften zu erzeugen. Die nach diesem Verfahren hergestellten Schichtpreßstoffe sind zum Unterschied von den klassischen Methoden der Folienlaminierung elastisch und können in flacher Gestalt wie auch in Form von gewickelten Rollen verwendet werden, was die Miniaturisierung der elektrischen Einrichtungen bedeutend erleichtert.

Das erfindungsgemäße Verfahren der Herstellung von beschichteten Folien ist für die Erzeugung von Folien-Preßstoffen mit geringer Stärke unter 0,5 mm für die Elektrotechnik von größter Bedeutung. Die Art und Weise der erfindungsgemäßen Beschichtung der Metallfolien ist dabei bedeutend einfacher und leichter als das klassische Verfahren der Folie.ilaminierung.

Beispiel 1

100 kg Dioxydiphenylpropan und 4,4'-Dihydroxydinaphthyl-l.l-terephthalat-Mischpolymer im Verhältnis von Dioxydiphenylpropan und Dihydroxy-dinaphthyl 1 : 1, mi: einer Säurezahl gleich 8 mg K.OH/1 g, einer <\s Hydroxylzahl gleich 15 mg KOH/Ig sowie einem Molgewicht von ca. 5000 werden in 900 kg Tetrachloräthan aufgelöst. Die Auflösung wird bei Zimmertemperatur in einem Rührbehälter mit Gitter- oder Türborührer durchgeführt Die so vorbereitete Lösung wird zweimal im warmen Zustand durch eine Rahmenfilterpresse mit doppelten Zwischenleinen aus Filtertuch und Papier unter einem Druck von 4 bis 5 Atm filtriert.

Die Lösung wird zweimal auf eine Kupferfolie im Spritzverfahren aufgetragen, bei Zimmertemperatur im Verlauf von 4 Stunden vorgetrocknet und danach im Trockenapparat bei einer Temperatur von 140⁰C im Verlauf von 6 Stunden getrocknet. Die Schichtstärke des Polymers beträgt ungefähr 80 μπι.

Die Eigenschaften des Überzugs auf der Kupferfolie sind die folgenden:

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45

55

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Wasseraufnahmefähigkeit	0,1%
bei 25°
Spezifischer	2,1 · 10¹⁵Ohm
Oberflächenwiderstand —
Spezifischer	1,8 · 10¹⁴Ohm ■ cm
Schrägwiderstand —	55,7-9OkVATIm
Durchschlagspannung -
Dielektrischer Verlustfaktor tg δ	0,0023
20⁰C 50Hz	0,0016
20°C 800 Hz	0,0040
180° C 800Hz	0,0024
20⁰C 30OkHz	0,0052
180° C 30OkHz
Reißfestigkeit eines Folien	2,7 kp
streifens von 25 mm Breite -	2
Beispiel

100 kg Copolyester der Tere- und Isophthalsäure mit 4,4'-Dihydroxydinaphthyl-l,r mit einem molaren Verhältnis von Tere- zu Isophthalsäure I : 1 und einem Molekulargewicht von ca. 7000 werden in 700 kg Chloroform gelöst. Die Auflösung wird in einem mit Gitter- oder Turborührwerk versehenen Rührbehälter durchgeführt. Die so vorbereitete Lösung wird zweimal durch eine Rahmenfilterpresse mit doppelten Zwischenleinen aus Filtertuch unter einem Druck von 4 bis 5 Atm filtriert.

Die Lösung wird auf eine Kupferfolie im Spritzverfahren aufgetragen, bei Zimmertemperatur 4 Stunden lang vorgetrocknet und danach in ein^in Trockenschrank bei 100⁰C im Vorlauf von 3 Std. getrocknet. Die Schichtdicke des Polymers beträgt ca. 75 μπι.

Der Polymerüberzug auf der Kupferfolie weist folgende Eigenschaften auf:

Wasseraufnahmefähigkeit

bei25°C

Spezifischer Querwiderstand

Durchschlagspannung

- 0,15%

- 2 ■ 10^l4Ohm ■ cm

- 60-85 kV/mm

Dielektrischer Verlustfaktor tan <5

20°C 50Hz - 0,0020

20°C 800Hz - 0,0016

20⁰C 30OkHz - 0,0023

180⁰C 30OkHz - 0,0050

Reißfestigkeit eines Folienstreifens von 25 mm Breite - 2,7 kp

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von mit Polyesterharzen beschichteten Metallfolien für elektrotechnisehe, radiotechnische and elektronische Zwecke durch Auftragen einer Schicht eines Polyesterharzes in Form einer Lösung und Trocknen der aufgetragenen Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß man als Polyesterharz einen hitzebeständigen Polyarylatestcr der Terephthalsäure oder Isophthalsäure, der Naphthalinsysteme enthält, verwendet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Überzug bei Raumtemperatur aufträgt und bei einer Temperatur von 100 bis 300⁰C trocknet.