CN114481672A - 一种制造覆铜板用芳纶纸增强基材的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种制造覆铜板用芳纶纸增强基材的方法，属于合成纤维纸制备技术领域，将80％重量百分比的对位芳纶纤维，按1.5％的重量浓度在水力疏解机中疏解制成纸浆A，另将芳纶1414沉析纤维按20％的重量浓度在水力碎浆机中疏解，制成浆液B，再与纸浆A混合，并加入聚氧化乙烯，使其浓度为0.02％，再通过方锥管布浆器进入圆网的流浆箱，在流浆箱中经隔板匀整后，浆液被均匀分布到造纸成型圆网上；干燥；热轧机热轧；烘道内烘干得到成品芳纶纸。本方法采用多圆网叠加技术和多道热处理技术，可以制造出纸张平面内X‑Y轴的纤维分布均等，均匀度良好，低密度高强度，在丙酮溶剂中强度下降不超过50％的对位芳纶纸，性能优良，经过覆铜后可作为优良的电路板基材。

Description

一种制造覆铜板用芳纶纸增强基材的方法
技术领域
本发明涉及合成纤维纸制备技术领域，尤其是涉及一种制造覆铜板用芳纶纸增强基材的方法。
背景技术
PCB基板通常称覆铜板，采用增强材料浸以树脂，单面或双面覆以铜箔，经热压而成。常用的增强材料有木浆纸、玻璃纤维布、合成纤维布、无纺布和复合材料，常用的树脂有酚醛树脂、环氧树脂、双马来酰亚胺三嗪树脂和聚酰亚胺树脂。通常根据需要选择不同的增强材料和树脂，同时可能增加不同种填料或阻燃剂用以满足特定的要求。
目前公开报道的作为电路板基板的合成纤维纸主要侧重成份，多以高耐热和高模的纤维为结构纤维，以高耐温间位芳纶沉析纤维或树脂作为粘合剂组成，通过湿法或者干法成型，公开专利如下：
申请号为00810718.1的专利申请公开了杜邦公司一种全芳族聚酰胺纤维纸，其由60-97wt％的对位芳族聚酰胺纤维和3-40wt％的粘结剂通过液晶纺丝形成，其中粘结剂采用间位芳族聚酰胺类纤维，该纸尺寸稳定性好、在厚度方向的热膨胀系数为50-400ppm/℃。
申请号为99125156.3的专利申请公开了帝人公司一种完全芳族聚酰胺纤维合成纸片，其由70％-96％重量的芳族聚酰胺短纤维组分和4％-30％重量的粘合剂组成，是一种树脂粘合剂和/或耐热纤条体，该芳族聚酰胺短纤维组分包含30％重量或更高的对位型CN104674594A说明书32/6页4芳族聚酰胺短纤维，且每根纤维具有两个或更多的环形突起，该突起主要用来增加纸张强度。
申请号98807237.8的专利申请公开了杜邦公司一种为制造耐溶剂性和尺寸稳定性得到改善的层压板所用的芳族聚酰胺纸，该纸主要由45-97％重量的聚(-对亚苯基对苯二酰胺)短纤维，3-30％的聚(-间亚苯基间苯二酰胺)沉析纤维和0-35％的石英纤维构成，为提高耐溶剂型和尺寸稳定性，该纸进行了至少在280℃下加热至少20s，而在330℃加热不超过20s的热处理。
申请号02816985.9的专利申请公开了杜邦公司一种尤其适用于电路板的实体片材，该片材包含由短的高拉伸模量纤维制成的非织造物和具有低吸湿性的热塑性聚合物基质树脂，该专利中的非织造物为高拉伸模量短纤维组成。
申请号CN103215843A的专利申请公开了陕西科技大学一种印刷电路基板用对位芳纶纸基复合材料的制备方法，首先将对位芳纶短切纤维浆料、聚酯纤维浆料和对位沉析纤维浆料混合均匀后疏解，然后加入聚氧化乙烯分散剂分散后加水调整纸浆浓度，得到浆料悬浮液；然后将得到的浆料悬浮液经抄造成形、热压，得到对位芳纶纸基原纸；最后将得到的对位芳纶纸基原纸在聚酰亚胺树脂胶液中浸渍，然后干燥，即得印刷电路基板用对位芳纶纸基复合材料。
申请号CN201710302432.1的专利申请公开了华南理工大学和超华科技的一种电路板用高性能对位芳纶绝缘纸的制造方法，其技术要点包括下述步骤：(1)芳纶纤维的剪切；(2)预处理液的配备；(3)预处理工艺过程；(4)纤维表面活性基团的引进；(5)抄造工艺；(6)纸张干燥；(7)高压工艺；提供一种工艺简单、产品性能优异、环境友好和成本低廉的电路板用高性能对位芳纶绝缘纸的制造方法。
在上述专利中，都是主要简单侧重于合成纸成份的种类和制造流程，而没有对作为覆铜板用增强基材芳纶纸的制造难点进行攻克。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制造覆铜板用芳纶纸增强基材的方法，以解决现有技术中未攻克覆铜板用增强基材芳纶纸的制造难点的技术问题。
本发明提供一种制造覆铜板用芳纶纸增强基材的方法，包括如下步骤：
Sp1：抄纸；
Sp1-1：浆料配置：将80％重量百分比的对位芳纶纤维，按1.5％的重量浓度在水力疏解机中疏解制成纸浆A，另将芳纶1414沉析纤维按20％的重量浓度在水力碎浆机中疏解，并经过盘磨打浆，控制打浆度约75°SR，制成浆液B；
Sp1-2：纸浆浓度调节：将浆液A和浆液B在配料池中混合均匀，形成能够添加至造纸网前箱的造纸纸浆，在稳浆箱中加入聚氧化乙烯，使其浓度为0.02％；
Sp1-3：成纸：经稳浆箱调节浆液上网压头，通过方锥管布浆器进入圆网的流浆箱，在流浆箱中经隔板匀整后，浆液被均匀分布到造纸成型圆网上，多余浆液再经溢流槽溢流至白水池；
Sp1-4：干燥：当浆液沿成形网运行时，借助伏辊的作用，水从纸浆中滤出，湿纸页离开网面，湿纸页置于吸水毛毯上，在真空箱经过湿压榨进一步脱去水分，再进入纸机干燥部，得到干燥的芳纶纸；
Sp2：热处理；
Sp2-1：热轧：干燥后的芳纶纸经过热轧机热轧；
Sp2-2：烘道热处理：经过热轧的进入烘道，进纸速度为8m/min，烘道内温度320℃，长度为2m，经过烘道得到成品芳纶纸。
进一步，所述成纸阶段，采用由4个以上圆网进行对位芳纶纸的成型，单圆网成型定量为6-12g/㎡。在芳纶纸制造中，采用特殊设计的高位多出口的稳浆箱、方锥管布浆，并特殊设计有圆网流浆箱，能使上网浆速与网速达到1:1，从而使芳纶纸机械方向和垂直于机械方向的纤维分布均等，因此芳纶纸平面内X-Y方向的纤维排布分布均匀，则覆铜板平面内X-Y方向CTE也较为均等，极大地增强了PCB设计的可靠性。
进一步，所述单圆网成型速度为5-15m/min。
进一步，所述成纸阶段的对位芳纶纸，由对位芳纶短切纤维和粘结纤维组成，粘结纤维可为对位芳纶浆粕、对位芳纶沉析纤维和间位芳纶沉析纤维的一种或者混合物，其比例为对位芳纶短切纤维质量分数的60-100％。
进一步，所述成纸阶段的对位芳纶纸交织指数≤1.0g/㎡。
进一步，所述成纸阶段的对位芳纶短切纤维长度为3-8mm，纤度为1-3D。本方法中，采用多圆网成型，上浆浓度可以低至十万分之五，形成的纸页的均匀性好于斜网和长网，提高了覆铜板的介电性能及其耐热性能。
进一步，所述成纸阶段的粘结纤维的打浆度为40-80°SR。
进一步，所述成纸阶段的粘结纤维的打浆度为75°SR。粘结纤维的打浆度优选为75°SR，使得成品中的纤维比例高，在70％以上，同时，高打浆度的对位芳纶沉析纤维，使得成品对位芳纶纸密度低的同时强度较高。
进一步，所述热轧阶段中热轧温度为275℃-300℃。其热轧温度优选为285℃。
进一步，所述烘道热处理温度为300到330℃。其热处理温度优选为320℃。经过高温热轧和热处理的对位芳纶纸，其中，热轧采用双温双压区的热轧工艺对纸页进行轧制，其中第一组热轧线压力25kg/cm，轧辊表面温度为290℃，轧速8m/min，而芳纶纸经热轧后进入烘道，速度8m/min，温度320℃，长度为2m，促进了芳纶纸中沉析纤维接晶，提高了芳纶纸的耐溶剂性。
与现有技术相比较，本发明的有益效果在于：
其一，公开技术中，主要都是简单侧重于合成纸成份的种类和制造流程，而没有对作为覆铜板用增强基材芳纶纸的制造难点进行攻克，而本方法中，针对对位芳纶纸制造过程中的难点，采用多圆网叠加技术和多道热处理技术，可以制造出纸张平面内X-Y轴的纤维分布均等，平面内X-Y轴抗拉强度差异≤0.5KN/m，均匀度良好，交织指数≤1.0g/㎡，密度0.65g/cm3，拉伸强度≥1.5KN/m，在丙酮溶剂中强度下降不超过50％的对位芳纶纸，该对位芳纶纸可作为电路板基板的合成纤维纸的主要侧重成份，性能优良，经过覆铜后可作为优良的电路板基材。
其二，本发明中，在芳纶纸制造中，采用特殊设计的高位多出口的稳浆箱、方锥管布浆，并特殊设计有圆网流浆箱，能使上网浆速与网速达到1:1，从而使芳纶纸机械方向和垂直于机械方向的纤维分布均等，因此芳纶纸平面内X-Y方向的纤维排布分布均匀，则覆铜板平面内X-Y方向CTE也较为均等，极大地增强了PCB设计的可靠性。
其三，本发明中，采用多圆网成型，上浆浓度可以低至十万分之五，形成的纸页的均匀性好于斜网和长网，提高了覆铜板的介电性能及其耐热性能。
其四，本发明中，经过高温热轧和热处理的对位芳纶纸，其中，热轧采用双温双压区的热轧工艺对纸页进行轧制，其中第一组热轧线压力25kg/cm，轧辊表面温度为290℃，轧速8m/min，而芳纶纸经热轧后进入烘道，速度8m/min，温度320℃，长度为2m，促进了芳纶纸中沉析纤维接晶，提高了芳纶纸的耐溶剂性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中抄造流程的示意图；
图2为本发明中多圆网的结构示意图；
图3为本发明中单圆网的结构示意图；
图4为本发明中热处理的结构示意图。
附图标记：
1、圆网；2、溢流槽；3、流浆箱；4、隔板；5、方锥管；6、单圆网；7、芳纶纸；8、稳浆箱；9、热轧机；10、烘道。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
通常在此处附图中描述和显示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。
基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合图1至图4所示，本发明实施例提供了一种制造覆铜板用芳纶纸增强基材的方法，包括如下步骤：Sp1：抄纸；Sp1-1：浆料配置：将80％重量百分比的对位芳纶纤维，按1.5％的重量浓度在水力疏解机中疏解制成纸浆A，另将芳纶1414沉析纤维按20％的重量浓度在水力碎浆机中疏解，并经过盘磨打浆，控制打浆度约75°SR，制成浆液B；Sp1-2：纸浆浓度调节：将浆液A和浆液B在配料池中混合均匀，形成能够添加至造纸网前箱的造纸纸浆，在稳浆箱8中加入聚氧化乙烯，使其浓度为0.02％；Sp1-3：成纸：经稳浆箱8调节浆液上网压头，通过方锥管5布浆器进入圆网1的流浆箱3，在流浆箱3中经隔板4匀整后，浆液被均匀分布到造纸成型圆网1上，多余浆液再经溢流槽2溢流至白水池；Sp1-4：干燥：当浆液沿成形网运行时，借助伏辊的作用，水从纸浆中滤出，湿纸页离开网面，湿纸页置于吸水毛毯上，在真空箱经过湿压榨进一步脱去水分，再进入纸机干燥部，得到干燥的芳纶纸7；Sp2：热处理；Sp2-1：热轧：干燥后的芳纶纸7经过热轧机9热轧；Sp2-2：烘道热处理：经过热轧的进入烘道10，进纸速度为8m/min，烘道10内温度320℃，长度为2m，经过烘道10得到成品芳纶纸7。
公开技术中，主要都是简单侧重于合成纸成份的种类和制造流程，而没有对作为覆铜板用增强基材芳纶纸7的制造难点进行攻克，而本方法中，针对对位芳纶纸7制造过程中的难点，采用多圆网1叠加技术和多道热处理技术，可以制造出纸张平面内X-Y轴的纤维分布均等，平面内X-Y轴抗拉强度差异≤0.5KN/m，均匀度良好，交织指数≤1.0g/㎡，密度0.65g/cm3，拉伸强度≥1.5KN/m，在丙酮溶剂中强度下降不超过50％的对位芳纶纸7，该对位芳纶纸7可作为电路板基板的合成纤维纸的主要侧重成份，性能优良，经过覆铜后可作为优良的电路板基材。
具体的，成纸阶段，采用由4个以上圆网1进行对位芳纶纸7的成型，单圆网61成型定量为6-12g/㎡。在芳纶纸7制造中，采用特殊设计的高位多出口的稳浆箱8、方锥管5布浆，并特殊设计有圆网1流浆箱3，能使上网浆速与网速达到1:1，从而使芳纶纸7机械方向和垂直于机械方向的纤维分布均等，因此芳纶纸7平面内X-Y方向的纤维排布分布均匀，则覆铜板平面内X-Y方向CTE也较为均等，极大地增强了PCB设计的可靠性。
具体的，单圆网61成型速度为5-15m/min。
具体的，成纸阶段的对位芳纶纸7，由对位芳纶短切纤维和粘结纤维组成，粘结纤维可为对位芳纶浆粕、对位芳纶沉析纤维和间位芳纶沉析纤维的一种或者混合物，其比例为对位芳纶短切纤维质量分数的60-100％。
具体的，成纸阶段的对位芳纶纸7交织指数≤1.0g/㎡。
具体的，成纸阶段的对位芳纶短切纤维长度为3-8mm，纤度为1-3D。本方法中，采用多圆网1成型，上浆浓度可以低至十万分之五，形成的纸页的均匀性好于斜网和长网，提高了覆铜板的介电性能及其耐热性能。
具体的，成纸阶段的粘结纤维的打浆度为40-80。SR。
具体的，成纸阶段的粘结纤维的打浆度为75。SR。粘结纤维的打浆度优选为75。SR，使得成品中的纤维比例高，在70％以上，同时，高打浆度的对位芳纶沉析纤维，使得成品对位芳纶纸7密度低的同时强度较高。
具体的，热轧阶段中热轧温度为275℃-300℃。其热轧温度优选为285℃。
具体的，烘道热处理温度为300到330℃。其热处理温度优选为320℃。经过高温热轧和热处理的对位芳纶纸7，其中，热轧采用双温双压区的热轧工艺对纸页进行轧制，其中第一组热轧线压力25kg/cm，轧辊表面温度为290℃，轧速8m/min，而芳纶纸7经热轧后进入烘道10，速度8m/min，温度320℃，长度为2m，促进了芳纶纸7中沉析纤维接晶，提高了芳纶纸7的耐溶剂性。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种制造覆铜板用芳纶纸增强基材的方法，其特征在于：包括如下步骤：
Sp1：抄纸；
Sp1-1：浆料配置：将80％重量百分比的对位芳纶纤维，按1.5％的重量浓度在水力疏解机中疏解制成纸浆A，另将芳纶1414沉析纤维按20％的重量浓度在水力碎浆机中疏解，并经过盘磨打浆，控制打浆度约75°SR，制成浆液B；
Sp1-2：纸浆浓度调节：将浆液A和浆液B在配料池中混合均匀，形成能够添加至造纸网前箱的造纸纸浆，在稳浆箱(8)中加入聚氧化乙烯，使其浓度为0.02％；
Sp1-3：成纸：经稳浆箱(8)调节浆液上网压头，通过方锥管(5)布浆器进入圆网(1)的流浆箱(3)，在流浆箱(3)中经隔板(4)匀整后，浆液被均匀分布到造纸成型圆网(1)上，多余浆液再经溢流槽(2)溢流至白水池；
Sp1-4：干燥：当浆液沿成形网运行时，借助伏辊的作用，水从纸浆中滤出，湿纸页离开网面，湿纸页置于吸水毛毯上，在真空箱经过湿压榨进一步脱去水分，再进入纸机干燥部，得到干燥的芳纶纸(7)；
Sp2：热处理；
Sp2-1：热轧：干燥后的芳纶纸(7)经过热轧机(9)热轧；
Sp2-2：烘道热处理：经过热轧的进入烘道(10)，进纸速度为8m/min，烘道(10)内温度320℃，长度为2m，经过烘道(10)得到成品芳纶纸(7)。
2.根据权利要求1所述的一种制造覆铜板用芳纶纸增强基材的方法，其特征在于：所述成纸阶段，采用由4个以上圆网(1)进行对位芳纶纸(7)的成型，单圆网(6)成型定量为6-12g/㎡。
3.根据权利要求2所述的一种制造覆铜板用芳纶纸增强基材的方法，其特征在于：所述单圆网(6)成型速度为5-15m/min。
4.根据权利要求1所述的一种制造覆铜板用芳纶纸增强基材的方法，其特征在于：所述成纸阶段的对位芳纶纸(7)，由对位芳纶短切纤维和粘结纤维组成，粘结纤维可为对位芳纶浆粕、对位芳纶沉析纤维和间位芳纶沉析纤维的一种或者混合物，其比例为对位芳纶短切纤维质量分数的60-100％。
5.根据权利要求1所述的一种制造覆铜板用芳纶纸增强基材的方法，其特征在于：所述成纸阶段的对位芳纶纸(7)交织指数≤1.0g/㎡。
6.根据权利要求1所述的一种制造覆铜板用芳纶纸增强基材的方法，其特征在于：所述成纸阶段的对位芳纶短切纤维长度为3-8mm，纤度为1-3D。
7.根据权利要求1所述的一种制造覆铜板用芳纶纸增强基材的方法，其特征在于：所述成纸阶段的粘结纤维的打浆度为40-80°SR。
8.根据权利要求7所述的一种制造覆铜板用芳纶纸增强基材的方法，其特征在于：所述成纸阶段的粘结纤维的打浆度为75°SR。
9.根据权利要求1所述的一种制造覆铜板用芳纶纸增强基材的方法，其特征在于：所述热轧阶段中热轧温度为275℃-300℃。
10.根据权利要求1所述的一种制造覆铜板用芳纶纸增强基材的方法，其特征在于：所述烘道热处理温度为300到330℃。
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