Способ изготовления слоистых металлополимерных материалов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Соввтскнк

Социалистических

Рвспубинк

К АВТОРСКОМУ .СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву{22) Заявлено 181079 (21) 2829525/23-05 (51)М, Кл. *

В 32 В 15/08

В 41 и 1/22 с присоединением заявки М—

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 0710.81. бюллетень Но 37

Дата опубликования описания 07.10.81 (53) УДК 678. 027. .94(088.8) В.A Белый, В.A. Гольдаде, A.Ñ. Неверов и Л.С. Пинчук

1 (72) Авторы изобретения с у

Институт механики металлополимерных--систем

AH Белорусской CCP (7Ф) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СЛОИСТЫХ МЕТАЛЛОПОЛИМЕРНЫХ

МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к слоистым материалам, в частности к производству фольгированных пластиков, и может найти применение в производстве е печатных плат.

Известен способ изготовления изделий из слоистого материала путем горячего прессования пакетов листовых заготовок, проптанных связующим материалом, по которому заготовки предварительно перфорируют и набирают в пакеты так, чтобы отверстия в каждом из них полностью или частично перекрывались сплошными участкаьы P1).

Однако этот способ довольно сложен и при нем невозможно получить необходимую прочность сцепления полимерных и металлических слоев.

Наиболее близким к предлагаемому является способ изготовления слоистых металлополимерных материалов, включающий формирование пакета из чередующихся листов термопласта и металлов путем заматывания их с натягом в рулон с последующим воздействием электрического тока (2).

Намотка рулона с натягом,- а также некоторое увеличение объема металда 3g

r и полимера при нагревании способствуют плотномуприлипанию полимерного материала к фольге.

Недостатки способа — низкое качество поверхности, неоднородность по толщине, а также недостаточно равно- . мерная адгезия по длине материала.

Цель изобретения — увеличение межслоевой адгизии слоистых металлополимерных материалов.

Это достигается тем, что в способе изготовления слоистых металлополимер-;, ных материалов, включающем формирование пакета из чередующихся листов термопласта и металлов с последующим воздействием электрического тока, при формировании пакета чередуют листы из металлов с различной величиной стандартных электрохимических потенциалов, соединяют их проводниками с сопротивлением ие менее чем на порядок чиже внутреннего сопротивления формируевюго пакета и термообрабатывают при температуре на

20-60оС вьвае температуры плавления термопласта в течение времени, превынающего время, необходимое для достижения максимальной фактической площади касания в контакте полимер- .

870192 металл, на 0,2 - 0,3 кс. Причем лис- . ты из чередующихся электроположительних и электроотрицательных металлов соединяют между собой попарно или последовательно.

На фиг. 1 показан пример осуществления способа.

Формируют пакет чередующихся полимерных и металлических листов 1 ,и 2 соответственно, причем металлиг. ческие листы различаются по величине стандартных электродных потенциалов, например, электроположительная медь (+) и электроотрицательный алюминий (-). Разнородные металлы электрически соединяют при помощи проводHHlCQB 3 ° 15

Сформированный пакет помещают между плитами 4 и 5 пресса и подвергают горячему прессованию.

При замыкании металлических лис тов проводниками последние должны 20 иметь сопротивление по крайней мере на порядок ниже внутреннего сопротивления Формируемого пакета. Обусловлено это тем, что в процессе термообработки замкнутого пакета функцио- р5 нируют гальванические элементы. Как известно, при замыкании гальванического элемента изменяется его напряжение и тем в большей степени, чем больше сила тока, проходящего через элемент. Изменение напряжения элемента обусловлено поляризацией электродов и омическим падением. напряжения в электролите

0 = — 6 Е - 0 = Š— (1 к + 6 р } =I, где Π— напряжение элемента;

А0- омическое падение напряжения; дЕф„„ф,- поляризация, элемента, катода и анода; 40 сила тока; омическое сопротивление элемента.

При разработке химических источников тока стремятся максимально сни- 45 зить внутреннее сопротивление. Гальванические элементы обычно имеют внут.реннее сопротивление г= 1-20 Ом. В случае полимерной прослойки, расположенной между разнородными металлами, внутреннее сопротивление гальванической пары значительно выше. Например, лист поливинилбутираля толщиной

200 мкм и площадью 1 и обладает при комнатной температуре сопротивлением w 2 10" рм. При этом ток, протекающий в такой гальванической паре при нагревании, не превышает 100 мкА.

Эначения электрохимической и концентрационной поляризации при таких токах невелики, поэтому падение напря- у) жения в гальванической паре определяется в основном внутренним сопротивлением элемента. Поскольку величина тока определяется полным сопрсгивлением, то для поддержания первоначального напряжения на электродах с точностью до 8-10%, сопротивление проводников, соединяющих металлические листы, должно быть по крайней мере на порядок ниже внутреннего сопротивления гальванической пары.

Пример 1. Иэ порошкообразного пентапласта марки A горячим прессованием готовят пленки толщиной 300 мкм.Пленки помещают между, металлическими обкладкаии, обладающими различнымн электрохимическими потенциалами. Использованы электроположительная медь(р = 0,34В) и электроотрицательный алюми :ий (©

«1,66 В) в виде фольги толщиной

75 мкм. Склейки формируют в термо-, шкафу под давлением 0,01 МН/м, затем охлаждают на воздухе.

Для сравнения адгеэионной прочности полимер — металл образцы готовят двух типов: в одном случае металлические обкладки в процессе термообработки электрически замкнуты, в другом — обкладки разомкнуты.

Температуру термообработки образцов выбирают .из условия формирования максимальной фактической площади касания в контакте металл — полимер.

В этом случае наблюдается наибольшая адгезия. Для термопластичных полимеров эта температура на 20-60 выше температуры плавления.

После термообработки образцов в течение различного времени определяют адгезию полимера к металлу. Для этого отбирают склейки толщиной 3004

10 мкм,разрезают их на полоски ши- риной 10 мм и отслаивают фольгу от полимера с помощью разрйвной машины со скоростью 2 мм/с. Полученные результаты свидетельствуют, что при замыкании обкладок прочность адгезионных соединений пентапласт — алюминий и пентапласт — медь увеличивается в 1,5-2 раза по сравнению с разомкнутыми обкладками. Объясняется это функционированием гальванической пары при замыкании металлических компонентов склеек, что подтверждается возникновением тока в цепи .металл(1)полимер-металл{2), направление которого однозначно определяется величиной и знаком электрохимических готенциалов, характерных для металлов, образукщих пару электродов.

Пример 2. Полимерные пленки готовят из поливинилбутираля (ЛВБ) методом горячего прессования. В качестве металлических обкладок используют медь(Ч,, +0,34 В) и свинец (Яр«

=-0,13 В) в виде фольги толщиной 75 мкм.

Температура термообработки склеек

180ОС, время термообработки 2,1 кс.

Ислятания на адгезию осуществляют по методике, описанной в примере 1.

Для разомкнутых в процессе термообработки образцов адгезия составила:

Си-ПВБ 0,18 кН/м, РЬ-ПВБ 0,24 кН/м.

870192

Для замкнутых обкладок Си-ПВБ

0,28 кН/м, Pb-ПВБ 0,31 кН/м, т.е. прочность адгезионных соединений для замкнутых образцов увеличивалась в 1,3-1,6 раза.

Таким образом, применение в мно 5 гослойных материалах металлов, обладающих различными электрохимическими потенциалами, позволяет значитель но повысить адгезию между полимерными и металлическими слоями. 10

Соединение металлических листов проводниками можно осуществлять различными способами: попарно (фиг. 2), параллельно (фиг. 3), последовательно (фиг. 4).

В первом случае (Фиг. 2) получим чередование слоев полимера с повышенной адгезией к металлу (первый и второй металлические листы с первым полимерным слоем, третий и четвертый металлические листы с третьим лолимерным слоем и т,д.) и обычной адгезией (второй,и третий металлические листы со вторым полимерным слоем и т.д.). Данный метод удобен, например, в том случае, когда потребителю 35 многослойного материала необходимо разделить пакет на части с определен- ным количеством полимерных и металлических слоев.

При параллельном и последователь- Зр ном соединении металлических листов электрохимическое взаимодействие полимера с металлом будет осуществляться для любой пары металлов, т.е. в каждой полимерной прослойке. Поэто- З .му все соединения металл — полимер будут обладать повышенной адгезией.

Способ, изображенный на фиг. 3, может быть реализован в том случае, когда листы из электроположительного металла выступают в одну сторону, О а из электроотрицательного в другую.

Последовательное соединение всех металлических листов (фиг. 4) возможно прн помощи одного или двух пуансонов-фиксаторов, служащих одновре- 45 менно заликающими проводниками.

При получении многослойного металлополимерного материала в виде рулона производят намотку чередующихся металлических и полимерных лент в ющ рулон с натягом, замякают проводниками разнородные металлы и осуществляют термообработку. Из-за различных величин коэФФициентов объемного расширения полимера и металла в рулоне возникают значительные внутренн .е напряжения, способствующие улучшению адгезии. Поэтому термоообработка в рулоне аналогична процессу горячего прессования чередующихся слоев полимера и металла в пакете.

Предложенный способ может найти широкое применение для производства, фольгированных пластиков, предназначенных для изготовления печатных схем в радиоэлектронике, вычислительной технике и других отраслях прол ыаленности. Потенциальными потребителями

Фольгированных пластиков являются автомобилестроение и приборостроение, конденсаторо-и трансАОрР<аторо строение, бытовая техника и др

Формула изобретения

1. Способ изготовления слоистых металлополимерных материалов, включакщий Формирование пакета из чередующихся листов термопласта и металлов с последующим воздействием электрического тока, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью улучшения межслоевой адгезии, при Формировании пакета чередуют листы из металлов с различной величиной стандартных электрохимических потенциалов, соединяют их проводниками с сопротивлением не менее чем на порядок ниже внутреннего сопротивления формируемого пакета и термообрабатывают при температуре на 20-60 С выше температуры плавления термопласта в тенекие времени,. превышающего время, необходимое для достижения максимальной фактической площади касания в контакте полимер — металл, на

0,2-0,3 кс.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью избирательного регулирования адгезионной прочности отдельных слоев, листы из чередующихся электроположительных и электроотрицательных металлов соединяют между собой попарно или последовательно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 ° Авторское свидетельство СССР к 270243, кл. В 29 О, 1966.

2. Авторское свидетельство СССР

9 231098, кл. В 29 0, 1967 (прототип).

870192

Составитель Л. Ягодкина

Редактор Т. Колодцева Техред М.Рейвес Корректор М. немчик

Заказ 8814/38 Тираж 497 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий.

113035,. Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r. ужгород, ул. Проектная, 4