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DE2040035A1 - Verfahren zur Herstellung von mit Metall plattierten Schichtstoffen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von mit Metall plattierten Schichtstoffen

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DE2040035A1
DE2040035A1 DE19702040035 DE2040035A DE2040035A1 DE 2040035 A1 DE2040035 A1 DE 2040035A1 DE 19702040035 DE19702040035 DE 19702040035 DE 2040035 A DE2040035 A DE 2040035A DE 2040035 A1 DE2040035 A1 DE 2040035A1
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thin
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fabric
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Lapitz Jun Theodore Wenzel
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Universal Oil Products Co
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Universal Oil Products Co
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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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Description

Universal 011 Products Company
30 Algonquin Road Des Piaines
Illinois - USA
Verfahren zur Herstellung von mit Metall plattierten Schichtstoffen.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von mi's -Metall plattierten.Schichtstoff en, wobei eine Bahn mit Kunstharz getränktes Fasermaterial unter Anwendung von Wärme ur/1 Druck mit elnyr Bahn aus dünner Metallfolie verbunden
wird. .-.-■.-
.Mit Metall plattierte Schichtstoffe finden In zahlreichen Iri'luntr: en Vorwendung. Beispielsweise werden mit Kupfer plattierte Sohichtstoffe in großem Umfange in der elektrischen . uri'i ■-elektronischen-Industrie als Strombegrenzer in Radlos/ F';rri.f-;fihgf}räten, Komputern und Qesohoßführungssystemen einge- ;;■'-· tat. In der Regel wunden diose Schichtstoffe so hergestellt, Ί-itt /Jierst eine Inolationssohioht gesohaffen wurde, indem i.ln r*'iil'-naterlal mit'-cilnvm duroplastisohen Kunststoff getränkt
l'if Mbt-r'zor/'n v/urde, und anschließend eine oder mehrere .,■nlchten. k;> getränkten Füllrnaterials mit einer oder mehreren
cMlchten au« Kupferfolie bfL angehobener Temperatur verpreßt v/urdon.
1098ir/H73
Zusätzlich zu anderen Problemen, die mit der Herstellung von Schichtstoffen zufriedenstellender Qualität verbunden sind, ist als schwieriges Problem die Braun-Fleckigkeit bekannt, die dann auftritt, wenn gewisse Nachbehandlungs- bzw. Aushärtungssysteme Verwendung finden. Diese Braun-Fleckigkeit ist in der SchichtstoffIndustrie als "Kupfer-Fleckigkeit" bekannt; sie verhindert, daß der Schichtstoff verschiedene farbliche Spezifikationen durchläuft.
Es wurde ein neues Verfahren gefunden, welches das oben beschriebene Fleckenproblem löst und gleichzeitig eine Qualitätssteigerung des Schichtstoffes zuläßt, um andere schwierige Anforderungen zu erfüllen. Dies wird in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung dadurch erreicht, daß eine dünne Bahn aus thermoplastischem Kunststoff zwischen die Kupferfolie und das Isolationsmaterial eingebracht wird und dann der so gebLldete Schichteriaufbau unter Hitze verpreßt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von mit Metall plattierten Schichtstoffen geht davon aus, daß eine Bahn mit Kunstharz getränktes Fasermaterial unter Anwendung von Wärme und Druck mit einer Bahn aus dünner Metallfolie verbunden wird. Das Verfahren Ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Bahnen aus Pasermaterlal und Metallfolie eine dünne Bahn aus thermoplastischem Kunststoff eingebracht und der so gebildete Schlohtomiufbau unter Wärme und Druck miteinander verbunden wird.
Bei der Herstellung des kunstharzgetränkten Faserraaterials oder des Isolierstoffs kann jedes geeLgnete PüllmaterLal zum Einsatz gelangen. Vorzugswelse findet jedoch Glasfasergewebe als Fasermaterial· Verwendung. Andere FüllmaterialLen sLnd 3toffc, einschließlich Gespinste, Leinen, Baumwolle, Nylon, Papier, Pappe u.dgl. Wenn die Schichtstoffe jedoch in elektrischen Anlagen Verwendung finden, wird vorzugsweise Glasfasergewebe wegen seiner vorteilhaften IsolatJonseigenr.chaf-
10981 3/1473
ten eingesetzt.
Bei der Herstellung des Isolationsmaterials findet mit besonderem Vorteil Epoxyharz als Duroplast Verwendung. Zwecks Bindung des Epoxyharzes an das Glasfasergewebe findet in bevorzugter Weise ein Härter Verwendung, der eine Mischung aus Dicyandiamid und Benzyldimethylamin aufweist. Dieses Aushärtesystem bietet Vorteile in finanzieller Hinsicht, in der Qualität des Kunstharzes, in farblicher Hinsicht, in besonders einfacher Herstellung und Stabilität des 11B11-Stadiums. Mit nBl!-Stadium wird der Zustand bezeichnet, bei dem die Aushärtung teilweise erfolgt ist und das Epoxyharz mit dem Glasfasergewebe verbunden istj in diesem Stadium ist das Gewebe klebefrei. Gleichwohl tritt jedoch, wie vorher dargelegt, die Kupfer-Fleckigkeit auf, wenn das "B"-Stadium in der üblichen Weise bei der Herstellung des Schichtstoffes benutzt wird.
Vorzugsweise findet eine Imprägnierlösung Verwendung, die aus Epoxyharz, Dicyandiamid, Benzyldimethylamin und Lösungsmittel besteht, und vorzugsweise in einem Behälter zur Verwendung gelangt. Es werden bekannte Lösungsmittel eingesetzt, die einen oder mehrere Vertreter der aus Keton (vorzugsweise Azeton), Methyl "Cellosolve" und Dimethylformamid gebildeten Gruppe aufweisen. Das Glasfasergewebe wird von einer Rolle abgezogen und durch die Imprägnierflüssigkeit geführt, wobei es im gewünschten Ausmaß - normalerweise etwa 50 Gewichtsprozent, aber auch variierend von 25 bis 75 Gewichtsprozent - getränkt wird. Das getränkte Glasfasergewebe wird dann durch eine Trockenkammer geführt, die eine Themperatur zwischen 120 und 180 Celsius aufweist. Vorzugsweise findet die Trocknung zwischen l4"5 und l60° Celsius statt, wobei eine teilweise Aushärtung bis zu einem solchen Stadium erfolgt, daß das Produkt klebefrei ist. Dieser Schmitt bzw. dieses Stadium wird als "Β"-Stadium bezeichnet oder auch als "treating". Nach dem Tränken und Antrocknen wird das Glasfasergewebe in schmalere Bänder zer-
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204003b
schnitten, die dann bei dem Schichtenaufbau Einsatz finden.
Nach den bekannten Herstellungsverfahren wurde ein Schichtstoff dadurch gebildet, daß unter Hitze eine oder mehrere Schichten des getränkten Gewebes mit einer oder mehreren Schichten Metallfolie verpreßt wurden. Bei diesem Verfahren trat jedoch, wie vorher beschrieben, die Kupfer-Fleckigkeit auf. Die vorliegende Erfindung schafft hier wirksame Abhilfe, indem eine dünne Bahn aus thermoplastischem Kunststoff zwischen die Metallfolie und das getränkte Fasergewebe eingebracht wird.
Erfindungsgemäß kann jedes geeignete thermoplastische Material Einsatz finden. Mit besonderem Vorteil wird das Verfahren jedoch dann ausgeführt, wenn als Thermoplast ein ionisiertes Polymerisationsmaterial eingesetzt wird, welches Im Handel unter der Bezeichnung "Surlyn A" erhältlich ist. In der Regel ist das ionisierte Polymerisationsmaterial ein Polymerisationsprodukt von Alpha-Olefin und Alpha-Beta-Äthylen-Carbonsäure, welches mindestens teilweise durch Alkalimetallionen neutralisiert wurde. Ein besonders gut geeignetes Material ist Ä'thyl-Methacrylsäure-Copolymer, bei dem mindestens 10 % der Kohlensäure durch Natriumionen des Natriumhydroxydes neutralisiert flk wurden. Obwohl ionisiertes thermoplastisches Kunststoffmatcrial vorzugsweise eingesetzt wird, ist es klar, daß auch andere geeignete Thermoplaste Verwendung finden können. Dies sind Polyolefine, Polyester, Polyäther, Polyuretane, Acrylharze und verschieden modifizierte thermoplastische Zusammensetzungen davon. Diese Thermoplaste sind im Handel erhältlich und die Herstellung davon ist Stand der Technik. i:
Bei der Herstellung der Schichtstoffe wird eine dünne Bahn aus Thermoplast zwischen die Bahn aus Metallfolie und imprägniertem Gewebe eingebracht. Diese dünne Bahn hat normalerweise eine Dicke von weniger als o,127 mm, vorzugsweise jedoch von o,o25 bis
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BAD ORIGJNAL
etwa■ o,o51 mm. Das thermoplastische Material hat einen Erweichungspunkt, der -unter der Temperatur liegt, mit welcher der' Schichtenaufbau verpreßt wird.
Die Herstellung des Schichtstoffes wird folgendermaßen durchgeführt: Zuerst wird ein Schichtenaufbau aus jeweils einer Schicht Kupferfolie, thermoplastischem Film und mit Kunstharz imprägniertem Glasfasergewebe gebildet, woauf die Verpressung dieses Aufbaues unter Wärme erfolgt. Je nach Wunsoh können auch zusätzliche Schichten von Kupferfolie und imprägniertem Glasfasergewebe eingesetzt werden; in allen Fällen wird aber eine Bahn aus thermoplastischem Film zwischen der Kupferfolie und dem Glasfasergewebe vorgesehen. Der so gebildete Schichtenaufbau kommt dann in eine Presse, die zwei aus rostfreiem Stahl bestehende Druckplatten aufweist, und wird unter Hitze der gewünßchten Presszeit unterworfen. Die ' temperatur richtet sich nach dem eingesetzten Schichtenaufbau; sie differiert zwischen etwa 121 und 260 C und liegt vorzugsweise in einem Bereich von 149 bis 2o4°C. Der Druck liegt zwischen 14,7 und 69 Atmosphären, vorzugsweise zwischen 28,2 und 41,8 Atmosphären. Die PreßteLtin variieren zwischen einer halben und zwei Stunden oder mehr,- vorzugsweise zwischen einer dreiviertel und eineinhalb Stunden. Nach der Erwärmung wird der Schichtenaufbau auf Raumtemperatur abgekühlt, vorzugsweise unter Beibehaltung der; Drucks. Nachdem dcinn der Druck erniedrigt wurde, wird die Pr^se f-r,e.öffnet und der Schichtstoff von den Platten der Presse gelöst. Es ist klar, daß aus wirtschaftlichen Gründen eine Vielzahl -von Schichten zugleich verproßt werden, wobei zwischen jedem Sohichtenaufbau Platten vorgesehen sind.
Dan Verfahren der vor liegenden Erfindung -findet-vorzugsweise Verwendung bei der -Herstellung von mit Kupfer plattierten Schichtstoffen; das erfindungsgemäße Verfahren kann Jedoch auoh eingesetzt worden, wenn Schichtstoffe mit einer andersartigen MetallpiattieruiiK hergestellt werden sollen. Hierzu
1098 13/1473-
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können Metallfolien aus Aluminium, Chrom, Magnesium, Nickel, Kalzium, Zinn, Zink und auch Edelmetalle, wie Silber und Gold, herangezogen werden.
Die folgenden Beispiele sind angeführt, um die Erfindung zu erläutern, ohne daß dadurch jedoch der Erfindungsgedanke seine Beschränkung findet.
Beispiel It
Das mit Epoxyharz getränkte Glasfasergewebe wurde so hergestellt, wie es vorher beschrieben wurde. Eine Bahn aus thermoplastischem Material (Surlyn A^ ^165O) von 0,038 mm Dicke wurde zwischen das Glasfasergewebe und eine Folie aus Elektrolydkupfer von 0,036 mm Dcke gelegt. Dieser Schichtenaufbau wurde dann in einer Presse mit Platten aus korrisionsbeständigem Stahl eingebracht, auf etwa 182 0C erwärmt und für etwa 1 Stunde einem Druck von etwa 35 Atmosphären unterworfen. Nach dem Abkühlen v/urde der Preßdruck erniedrigt und der Schichtstoff aus der Presse genommen.
Mit dLesem Schichtstoff wurden Versuche durchgeführt, speziell bezüglLoh der Kupfer-PleckLgkelt.. Nach dem Wegätzen des Kupfers hatte der Shlchtstoff keLnerlet Flecken, sondern wies eine klare Farbe auf. Dariiberhinaus hatte der Schichtstoff in geringerem Maße Gewebestruktur als das beL den bisher bekannten Shlohtstoffen zu beobachten Lst. Der Schichtstoff erschien zudem flexibler als bekannte Sfriohtstoffe.
10381 3/ U73
Beis.plel 2; .
Ein weiterer Schichtstoff wurde in genau der gleichen Weise wie anhand des Beispieles 1 beschrieben, hergestellt. Im Unterschied dazu wurde lediglieh ein Polyolefin-Thermoplast von 0,0254 mm Dicke zwischen das Glasfasergewebe und die Kupferfolie eingebracht. Der Schichtenaufbau wurde dann in bekannter Weise verpreßt und es entstand ein Schichtstoff mit verbesserten Eigenschaften.
Beispiel ^;
Ein weiterer Schichtstoff wurde in der gleichen Weise herge stellt, wie vorher beschrieben; jedoch diente diesmal Polyuretan als Thermoplast-. Der Polyuretanfilm wies eine Dicke von 0,051 mm auf. Er wurde wiederum zwischen dem mit Kunstharz getränkten Glasfasergewebe und der Kupferfolie angeordnet. Die weitere Behandlung war die gleiche, wie vorher beschrieben.
10 9 8137 1 A 7 3

Claims (12)

  1. -o-Patentansρrüche :
    l.n Verfahren zur Herstellung von mit metallplattierten Schichtstoffen, wobei eine Bahn mit Kunstharz getränktes Fasermaterial unter Anwendung von Wärme und Druck mit einer Bahn aus dünner Metallfolie verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Bahnen aus Fasermaterial und Metallfolie eine dünne Bahn aus thermoplastischem Kunststoff eingebracht und der so gebildete Schichtenaufbau unter Wärme und Druck miteinander verbunden wird.
  2. 2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, ~ daß die Metallbahn aus Kupferfolie besteht, deren Dicke vorzugsweise etwa O1,0^6 mm beträgt.
  3. 3·) Verfahren nach An pruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Fa.. srmaterial Glasfasergewebe Verwendung findet.
  4. 4.) Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Glasfasergewebe durch ein Bad, welches einen duroplastischen Kunststoff enthält, geführt und nach dem Tränken mit dem Kunststoff klebefrei getrocknet wird, worauf seine Verwendung im Schichtenaufbau erfolgt.
  5. 5.) Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Glasfasergewebe mit 25 - 75 Gew.% Epoxyharz, welches einen Dicyandiamid und Benzyldimethylamin aufweisenden Härter enthält, getränkt und das getränkte Gewebe in einem Temperaturbereich von etwa 120 - l8o *C getrocknet wird.
  6. 6.) Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als dünne Bahn thermoplastischen Kunststoffs ionisiertes Polymerisationsmaterial einer Dicke von etwa 0,025 - 0,127 mm Verwendung findet.
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    COPY
    ■■■.- 9 -
  7. 7.) Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymerisationsmaterial über eine Polymerisation von Alpha-Olefin und Alpha-Beta-Äthyl-Carbonsäure hergestellt wird, welches mindestens teilweise mit Alkalimetallionen neutralisiert wurde.
  8. 8.) Verfahren nach Anspruch 7* dadurch gekennzeichnet, daß als Polymerisationsmaterial ein A'thyl-Methacrylsäure Copolymer Verwendung findet, bei dem mindestens 10 % der Carbonsäure mit Natriumhydroxyd neutralisiert wurden.
  9. 9.) Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schichtenaufbau einer Temperatur von etwa 121—-260 C und einem Druck von etwa 14,7 - 69 Atmosphären für etwa 0,5 - 2 Stunden oder mehr unterworfen wird.
  10. 10.) Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schichtenaufbau unter Beibehaltung des Druckes auf Raumtemperatur gekühlt wird.
  11. II.) Verfahren nach Anspruch. 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die faserige Komponente des Scnichtenaufbaus mindestens zwei aneinander anliegende Bahnen mit Kunstharz getränktes Fasermaterial aufweist.
  12. 12.) Verfahren nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Schiohtenaufbau Fasermaterial aufweist, welches beidseitig mit dünnen Bahnen aus thermoplastischem Kunststoff belegt wird und anschließend die Deckschichten aus dünner Metallfolie gebildet werden.
    109813/U7 3
    COPY
DE19702040035 1969-08-13 1970-08-12 Verfahren zur Herstellung von mit Metall plattierten Schichtstoffen Pending DE2040035A1 (de)

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