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電子級玻璃纖維坯布的熱一化學(xué)處理技術(shù)

來源：印染在線　發(fā)布時間：2011年07月27日

前言
　　電子級玻璃纖維布(以下簡稱電子布)，經(jīng)過噴氣織造完畢后，必須進行熱一化學(xué)處理，才能滿足覆銅板工業(yè)的制板工藝要求。因此，熱一化學(xué)處理是電子布生產(chǎn)過程中的最后一道工序，也是最關(guān)鍵的一道工序。
　　這道工序的有無及其完事性，已成為業(yè)界公認的“仿”電子布與“正宗”電子布的分水嶺。因為，電子布在這道工序加工質(zhì)量的好壞，將直接影響到電子布的最終產(chǎn)品質(zhì)量。而電子布的最終產(chǎn)品質(zhì)量好壞，又是覆銅板外觀質(zhì)量及印制電路板加工性能與物化性能的重要關(guān)鍵。
　　為此，電子布生產(chǎn)廠家都在電子布的熱一化學(xué)處理工序中下大力氣，不斷進行技術(shù)改造，開發(fā)各種新型處理劑，賦予電子布各種新性能，滿足電子工業(yè)的新需求，以便在劇烈的市場競爭中，不斷提高自身的競爭能力，擴大市場占有率。

1電子布熱一化學(xué)處理工序工藝原理與相關(guān)要求
　　現(xiàn)將電子坯布的熱一化學(xué)處理各工序的處理工藝原理及相關(guān)要求詳述如下:
　　1.1熱一化學(xué)處理概述
　　為了改善并進一步提高電子布的物化性能及其制品的加工性能，而對電子坯布加熱，清除原絲在拉制過程中所涂覆的拉絲浸潤劑及紗支在漿紗過程中所涂覆的漿料，并對坯布表面涂覆一層偶聯(lián)劑，被稱為熱一化學(xué)處理。
　　在玻纖行業(yè)，常規(guī)的表面處理法有前處理法、后處理法及遷移法3種。
　　1.1.1前處理法
　　該方法是改變拉絲工序中的原絲浸潤劑配方，將處理劑直接加到拉絲浸潤劑中，以便使偶聯(lián)劑在拉絲過程中，就直接附在單根纖維上。用這種原絲織成的布，被稱為前處理布。這種前處理布在加工成品前，不需要作其他形式的處理。
　　采用這種前處理法織布的優(yōu)點，可以省去復(fù)雜的后處理工序，不必購買昂貴的后處理設(shè)備，玻璃纖維的強度也不會有較大的損失。但是，采用這種前處理法，目前的技術(shù)水平還難于同時滿足拉絲、退并及織造等各道工序所提出的嚴(yán)格工藝要求。據(jù)悉，這種前處理法，全球除捷克外，目前還沒有別的國家推廣

應(yīng)用。
　　1.1.2后處理法
　　后處理法是目前玻纖行業(yè)采用最廣泛的一種方法。凡是采用淀粉型或其他紡織型浸潤劑拉絲，在織成坯布后，都要進行這種后處理。
　　這種后處理法，就是目前流行的熱一化學(xué)處理法。該方法要求達到兩個目的:第一是清除原絲在拉制過程中所涂覆的拉絲浸潤劑。第二是清除紗支在漿紗過程中涂覆的漿料，并對坯布表面涂覆一種偶聯(lián)劑。
　　這種熱一化學(xué)處理法工藝先進，經(jīng)處理后的電子布物化性能最佳，能完全滿足覆銅板的加工工藝要求。目前被國際上廣泛推廣應(yīng)用。
　　1.1.3遷移法
　　遷移法是將偶聯(lián)劑直接加到樹脂膠料中，進行整體混合。借偶聯(lián)劑從樹脂膠料至填料的作用，而與填料表面發(fā)生作用，施于玻璃纖維及其制品的表面上，從而在樹脂的固化過程中產(chǎn)生偶聯(lián)作用。
　　采用這種遷移法，獲得的技術(shù)經(jīng)濟效果要差得多。但是，這種遷移法的最大特點是，操作簡便，不需要昂貴的后處理設(shè)備。它僅適用于制作纏繞機模壓成型的玻璃鋼低檔制品，而不適用于制作電子布等高檔產(chǎn)品。
　　1.2進行熱一化學(xué)處理的必要性
　　玻璃纖維及其制品，具有抗拉強度高、耐高溫、抗腐蝕及絕緣好等一系列優(yōu)異特性，但是，它也有一些不足之處，如不耐折，不耐磨，玻璃纖維相互磨擦系數(shù)較大，與其他材料的磨擦系數(shù)也不小。
　　另外，玻璃纖維是一種光滑的圓柱體，加之在高溫、高速拉絲過程中的高速冷卻，結(jié)果造成單纖維硬挺、紡織物不易定形。通常單纖維表面都牢固地吸附著一層水分子，加之，拉絲浸潤劑組份中又多為一些親水性物質(zhì)。這些組份存留在單纖維的表面上，往往會增大纖維的親水性。
　　一般來說，單纖維越細，其總吸附的水量就越多。這些吸附的水量滲入到玻璃纖維表面的微裂紋中，使玻璃纖維不斷被水解，從而形成巨大的硅酸鹽膠體，導(dǎo)致降低了玻璃纖維自身的強度。同時，水分子層的存在，也影響玻璃纖維與其他材料的粘結(jié)性能，而作為覆銅板基材，就更會降低其電絕緣性能。
　　因此，為了改善并提高玻璃纖維的

性能，使其能滿足覆銅板的電絕緣性能、物化性能以及加工性能等一系列要求，一定要對玻璃纖維及其制品進行熱一化學(xué)處理。
　　1.3怎樣進行熱一化學(xué)處理
　　電子布經(jīng)噴氣織造完畢后，最后進入熱一化學(xué)處理工序。在這個工序中，電子布先后要進入熱處理和表面化學(xué)處理兩個工藝流程。
　　最近，國外有的電子布生產(chǎn)廠家，還在該工序中研制成功一種物理加工技術(shù)，開發(fā)出新型開纖布及起毛布等等。
　　熱處理的最終目的是徹底清除涂覆在每根單纖維上的浸潤劑及涂覆在紗上的漿料等有機物質(zhì)，而表面化學(xué)處理的最終目的，則是為了改善玻璃纖維布與樹脂的結(jié)合界面，以求提高覆銅版的力學(xué)性能，電絕緣性能和加工性能。
　　2熱一化學(xué)處理工藝要求
　　現(xiàn)將熱一化學(xué)處理各工序的工藝要求及其質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)詳述如下。
　　2.1連續(xù)熱處理
　　連續(xù)熱處理，國外簡稱為KH。在拉絲工序中涂覆在單根原絲上的浸潤劑及在整經(jīng)工序中涂覆在紗束上的漿料，都是為了滿足紡織工藝要求，防止原絲及布面因機械摩擦起毛。當(dāng)電子布織造完畢后，布面這層有機物繼續(xù)保留就會嚴(yán)重影響電子布與樹脂的結(jié)合，熱一化學(xué)處理就是將織造完畢的電子坯布采用專業(yè)生產(chǎn)設(shè)備，通過一定的溫度曲線加熱，以使其涂覆的浸潤劑、涂料組分逐步分解、炭化、燃燒最后徹底去除。
　　連續(xù)熱處理又稱為預(yù)脫漿。爐溫以不超過450℃為宜。機組的核心部份是高溫脫漿爐，為保持機組的連續(xù)運行，機組由多個單元組成，主要有供布機、喂入和送出裝置，還有卷取裝置。
　　供布機處附有換卷接布的燙接裝置。為了能在連續(xù)運行中換卷接布，在喂布段和送布段都配置了儲布裝置。
　　坯布卷固定在供布機上，供布機送出的布由喂布羅拉喂入儲布架，從喂入段儲布架引出的布，經(jīng)導(dǎo)布輥進入高溫脫漿爐。坯布上的有機物在高溫脫漿爐內(nèi)迅速分解、炭化，繼而燃燒，揮發(fā)物隨煙氣從煙囪排出。接著，熱處理過的電子坯布在導(dǎo)輥作用下，進入送布段儲布架，然后由送布羅拉，送入卷取裝置，卷繞到帶孔的不銹鋼

管上。
　　坯布經(jīng)連續(xù)熱處理后，其有機物殘留量可降低到0.5%以下。因為機組的運行速度為100~200m/min,坯布在高溫爐內(nèi)的停留時間較短，故仍有少量有機物殘留在布面上，布面顏色呈茶褐色。該工序的工藝關(guān)鍵是，嚴(yán)格控制好脫漿溫度和機組運行速度，以確保達到有機物殘留量規(guī)定指標(biāo)，并盡量減少坯布的強度損失。
　　2.2分批熱處理
　　分批熱處理，國外簡稱為BH。分批熱處理又稱為熱脫漿，它是在連續(xù)熱處理的基礎(chǔ)上進行的。
　　分批熱處理爐是一個密閉的高溫烘焙爐，可根據(jù)生產(chǎn)廠家的具體情況，采用液化石油氣或天然氣作熱源。其目的是繼續(xù)清除電子坯布表面殘存的有機物，使坯布表面殘脂量達到0.05%左右，同時盡可能減少布的強度損失。
　　其處理方法是，將經(jīng)過連續(xù)熱處理、卷繞在帶孔不銹鋼管上的茶褐色電子坯布，放到專用的鋼制托布架上，推進BH爐中進行炯燒。經(jīng)過一定的時間，坯布上殘留的有機物在爐內(nèi)繼續(xù)被分解、炭化，直至被徹底排除。其揮發(fā)物通過循環(huán)氣引導(dǎo)，被排出爐外。
　　BH爐的爐溫，一般控制在400℃左右。處理時間可根據(jù)坯布的品種、規(guī)格及其在連續(xù)熱處理時有機物殘留量的多少而確定，一般可控制在40~60h的范圍內(nèi)。
　　達到設(shè)定時間后，BH爐會自動切斷熱源，停止運行。此時，人工打開爐門散熱，待布面溫度降到手感不燙后，則可將托布架拉出爐外，將熱處理完畢的坯布送到表面化學(xué)處理工序。
　　由于坯布上殘留的有機物在BH爐內(nèi)被徹底分解、炭化、燃燒，所以經(jīng)分批熱處理后的坯布表面顏色為純白色。
　　分批熱處理的工藝關(guān)鍵是，根據(jù)電子坯布的品種、規(guī)格及連續(xù)熱處理后，電子坯布表面有機物殘留量的多少，正確設(shè)定爐溫，嚴(yán)格掌握升溫曲線和保溫時間，務(wù)使坯布有機物殘留量保持在0.05%左右，并保證坯布達到規(guī)定的抗拉強度。
　　2.3表面化學(xué)處理
　　表面化學(xué)處理，國外簡稱為FN.表面化學(xué)處理，是電子布在生產(chǎn)過程中的最后一道工序。它直接關(guān)系到電子布的最

終產(chǎn)品質(zhì)量。
　　如果電子布表面化學(xué)處理質(zhì)量不佳，則用此電子布制成的覆銅板在受力狀態(tài)，特別是在濕熱條件下，電子布會與樹脂分層脫開，這便是覆銅板產(chǎn)生白斑和氣泡的主要原因。因此，表面化學(xué)處理是電子布質(zhì)量好壞最關(guān)鍵的一道工序。
　　表面化學(xué)處理是對已進行過分批熱處理的電子坯布進行硅烷偶聯(lián)劑處理。
　　偶聯(lián)劑的有機功能基團能與覆銅板中樹脂產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，另外，它的水解產(chǎn)物又可與電子布表面形成化學(xué)鍵結(jié)合。偶聯(lián)劑同一分子中的不同部分分別與樹脂及電子布的不同成分相粘結(jié)，從而大大改善并加強了覆銅板中有機相與無機相的粘結(jié)。
　　FR-4型電子布基覆銅板采用環(huán)氧樹脂，因而其表面化學(xué)處理所采用的偶聯(lián)劑，也都以環(huán)氧硅烷為基本類型。
　　表面化學(xué)處理是在被稱為FN的機組上進行的。該機組由多個單元組成，主要包括供布架、喂布裝置、喂入段儲布架、處理液浸漬和烘干裝置，還有送出段儲布架、送出裝置及卷取裝置等等。
　　在進行表面化學(xué)處理時，先將經(jīng)過分批熱處理的電子坯布放到供布架上。在供布機送出的坯布經(jīng)喂入羅拉牽引，送入儲布架。然后經(jīng)導(dǎo)布輥引導(dǎo)進入處理液浸漬槽。浸漬處理液后再以羅拉擠軋，除去多余的處理劑，再送入烘焙。
　　烘干后的布，通過導(dǎo)布輥進入送布段儲布架，最后在送布羅拉牽引下，送入卷布裝置，卷繞在卷布芯管上，便成為電子布成品。

3電子布及其坯布質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)
　　覆銅板用電子布在開發(fā)初期，沿用電工用玻纖布標(biāo)準(zhǔn)，美國當(dāng)時ASTM-D579標(biāo)準(zhǔn)，以后在此基礎(chǔ)上，又按電子工業(yè)應(yīng)用要求對玻纖布的性能、質(zhì)量不斷改進提高，直至20世紀(jì)80年代后期，由美國的IPC協(xié)會負責(zé)起草制訂了IPC的玻纖布標(biāo)準(zhǔn)。
　　IPC協(xié)會的前身是印制電路板協(xié)會。美國以及歐洲的一些主要覆銅板、玻璃纖維和玻纖布廠商都是它的會員，都參與了該標(biāo)準(zhǔn)的討論和制訂。因此，IPC標(biāo)準(zhǔn)獲得國際同行的普遍認可，成為公認的國際通用標(biāo)準(zhǔn)。
　　現(xiàn)在國際上執(zhí)行的是其于2002年6月再次修訂的

標(biāo)準(zhǔn)，命名為IPC-4412標(biāo)準(zhǔn)。
　　現(xiàn)將工PC7628及2116電子布質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及為了確保電子布最終產(chǎn)品質(zhì)量，其坯布在加工過程中應(yīng)達到的物化性能，分別如下所示。