利用扁平玻璃纤维织成的织物及其生产方法 【技术领域】
本发明涉及一种机织玻璃纤维织物，并涉及一种通过织造经纱和纬纱获得的机织玻璃纤维织物的生产方法。
背景技术
由于近来电子工业的快速发展，构成其上安装有集成电路和半导体的支承件的印刷电路经历了连续改进。在印刷电路的基底处，用于电绝缘的加强材料被浸渍树脂并且然后使其硬化。作为加强材料，通常选择机织玻璃纤维织物，其具有通过连续玻璃纤维制成地经纱和纬纱形成的平纹组织结构。
随着树脂浸渍能力的提高，对用于印刷电路的机织玻璃纤维织物中的纤维分布更加均匀进行研究工作已经变得必要。因此，机织织物纱线之间间距的最佳分布是通过利用旨在纤维均匀分布的方法例如利用流体喷射或流体振动，或者此外利用直接压力的处理获得的。换句话说，因为纱线在机织织物织造工序期间可能趋向于分开，因此目标是填充由该工序引起的间距和间隙以使由纬纱和经纱制成的机织织物均匀。
直至今日，在已知机织玻璃纤维织物中发现以下问题：随着减小尺寸、更加机动的终端(terminal)的采用以及朝向高性能材料的倾向，已经出现对薄玻璃纤维织物日益增长的需要，但其中所述间隙是准确填充的。在薄玻璃纤维织物的情况中，利用流体喷射或流体振动执行纤维均匀分布，纤维趋向于分开和断裂，而且织物的网眼扭曲变形。如果设法限制所述纱线分开问题，就不可能达到纤维均匀分布的目的，因此填充间隙变得有问题。
在获得薄印刷电路的尝试中，它们的刚性被减小。因此，需要获得一种较薄的玻璃纤维织物，并且同时提高使用机织玻璃纤维织物的印刷电路的刚性。
本发明的目的是提供一种用于机织玻璃纤维织物的生产方法，其中表面毛羽现象没有增加，织物的间隙可以一种令人满意的方式填充，并且利用该机织玻璃纤维织物能够获得具有高刚性的印刷电路；此外，本发明的目的是提供所述的机织玻璃纤维织物，以及预浸渍体和印刷电路。
【发明内容】
为了获得上面所列的目的，本发明提供一种用于生产一机织玻璃纤维织物的生产方法，该机织玻璃纤维织物由包括多根长丝的经纱和纬纱构成；所述生产方法的特征在于：
一个熔融玻璃被纺丝以使所述长丝具有扁平外形的阶段；
一个所述玻璃长丝被集合以便形成一连续玻璃纤维纱线的阶段；
一个所述连续玻璃纤维纱线被一定程度卷绕以便形成一成形丝筒的阶段；以及
一个在不必采取预先卷绕到所述成形丝筒上的所述连续纤维玻璃纱线的加捻工序的情况下使用所述连续玻璃纤维纱线织造本发明的玻璃纤维织物的阶段。
到目前为止，在用于制造织造玻璃纤维织物的生产方法中，玻璃长丝在集合为一适当尺寸以便形成一连续纤维纱线之后被使用一络纱机卷绕到一个成形丝筒上。随后，卷绕在成形丝筒上的连续玻璃纤维纱线被再绕到一筒管上并且最终用于玻璃纤维织物的生产。此外，连续玻璃纤维的加捻工序通常与通过一络纱机到一筒管上的再绕工序成对出现。
相反，在本发明的玻璃纤维织物的生产方法中，连续玻璃纤维在卷绕到一成形丝筒上之后不预先经过再绕工序而在玻璃纤维织物的织造工序中使用。因此，可以避免再绕工序，在这种情况中连续玻璃线没有进一步加捻，然后能够限制表面毛羽现象。在玻璃长丝的外形是扁平的情况中，由于其外表面比圆形长丝大，因此由玻璃长丝本身之间的摩擦引起的表面毛羽更容易发生。因此，避免再绕工序的可能性能够显著限制表面毛羽现象。此外，因为连续玻璃纤维未被加捻，因此长丝的卷装力(packing strength)较弱，并且因此，即使没有进行纤维均匀再分布操作，这些长丝也自然地分开，导致具有高度间隔填充等级的机织织物。此外，由于玻璃长丝具有扁平外形，长丝互相重叠部分的厚度与圆形长丝的情况相比较小；因此，机织织物内部的长丝之间的间隙尺寸减小。因此，如果将一个使用圆形长丝的玻璃纤维织物与另一个使用扁平外形长丝的玻璃纤维织物相比较，假设它们具有相同的厚度，则第二个将提供更高等级的纤维分布。因此，由根据本发明获得的玻璃纤维织物制成的印刷电路具有更高的刚性。
此外，关于本发明的生产方法目的，当由具有扁平外形的玻璃纤维形成的一纱线仅仅用于纬纱或仅仅用于经纱中时，其特征在于没有经过一再绕工序的连续纤维。
在不需要一再绕工序的扁平外形连续玻璃纤维仅用于纬纱或仅用于经纱的情况中，玻璃纤维织物不会显现表面毛羽问题并且其表现为一紧密织造的织物，而且可获得具有高度刚性的印刷电路。
关于本发明玻璃纤维织物的其它生产方法包括一种其中纬纱和经纱由具有多根长丝的玻璃纱线构成的玻璃纤维织物的生产方法。所述生产方法包括以下阶段：一个熔融玻璃被纺丝以使所述长丝具有扁平外形的阶段；一个所述玻璃长丝被集合以便形成一连续玻璃纤维纱线的阶段；一个所述连续玻璃纤维纱线被卷绕以便形成一成形丝筒的阶段；以及一个在不必采取预先卷绕到一成形丝筒上的连续纤维玻璃纱线的加捻工序的情况下所述连续玻璃纤维纱线被织造的阶段。
根据本发明的玻璃纤维织物的生产方法，在连续玻璃纤维卷绕到一成形丝筒上之后不必经过一连续玻璃纤维的加捻工序的情况下执行玻璃纤维织物的织造工序。这样避免连续玻璃纤维的加捻操作，能够避免由连续玻璃纤维加捻引起的表面毛羽。在玻璃长丝外形是扁平的情况中，因为其表面比圆形长丝的表面大，则由玻璃长丝本身之间的磨擦引起的表面毛羽更容易发生，因此避免再绕工序的可能性有助于显著地限制表面毛羽现象。此外，因为连续玻璃纤维未被加捻，因此长丝的压缩力较弱，并且因此即使没有进行纤维均匀再分布操作，这些纤维也会在织造工序期间自然地分开，从而获得间隙空间的高度填充。此外，由于玻璃长丝具有扁平外形，长丝在外形较短边上互相重叠的一侧的厚度与圆形长丝的情况相比较小；因此，织物内部长丝之间的间隙的尺寸减小。因此，如果将使用圆形长丝的玻璃纤维织物与使用扁平外形长丝的玻璃纤维织物相比较，假设它们具有相同的厚度，后者将拥有较高等级的纤维分布。因此，由根据本发明所述方法获得的玻璃纤维织物制成的印刷电路拥有较高的刚性。
在纬纱或经纱包括具有扁平截面的玻璃长丝的情况和在连续玻璃纤维没有经过加捻工序的情况下本发明的玻璃纤维织物的生产方法被认为是适当的。
在不需要再捻工序的具有扁平外形的连续玻璃纤维仅用于纬纱或仅用于经纱中的情况中，玻璃纤维织物不显现出表面毛羽的问题，并且获得一个令人满意的间隙空间填充等级，而且获得具有高度刚性的印刷电路。
本发明的预浸渍体的生产方法的特征在于以下工序：由上述任一生产方法获得的一玻璃纤维织物在一热固树脂中浸渍并且达到一半硬状态。
根据本发明的预浸渍体的生产方法，使用上述生产方法，浸泡在热固树脂中的连续玻璃纤维中没有发现表面毛羽，纤维分布基本完全均匀，而且使用这种预浸渍体的印刷电路具有较高的刚性。
本发明的玻璃纤维织物是一种由一纬纱和一经纱组成的玻璃纤维织物，所述经纱和所述纬纱都包含多根长丝，其中这两个组分—纬纱或经纱—中的至少一个的纱线没有经过一加捻工序，并且长丝的外形呈扁平形状。
在本发明织物的情况中，由于这两个组分—纬纱或经纱—中的至少一个的纱线没有经过一加捻工序，这样纤维压缩较柔和，纤维均匀分布会自然发生，也不需要进行特殊的再分布操作，并且获得一个紧密织造的织物。此外，由于这两个组分—纬纱或经纱—中的至少一个的纱线没有经过一加捻工序，因此限制了由加捻工序引起的表面毛羽问题。在玻璃长丝外形是扁平的情况中，其表面比圆形长丝的大，因此由玻璃长丝之间的磨擦引起的表面毛羽更容易发生。表面毛羽被限制毫无疑问是一个优点。此外，由于玻璃长丝具有扁平外形，因此长丝在外形较短边互相重叠一侧的厚度比在圆形长丝的情况中的厚度小；因此织物内部长丝之间的间隙的尺寸减小。因此，如果将使用圆形长丝的玻璃纤维织物与使用扁平外形长丝的玻璃纤维织物相比较，假设它们具有相同的厚度，后者将具有更高等级的纤维分布。这是为什么由本发明中所述玻璃纤维织物制成的印刷电路表现出较高刚性的原因。
在本发明的玻璃纤维织物的情况中，经纱被加捻并且基本呈圆形，而纬纱没有被加捻并具有扁平外形被认为是适当的。
由于织物的两个组分—纬纱和经纱—中的至少一个的纱线没有经过一加捻工序，因此纤维压缩较柔和，并且即使没有进行一特殊的纤维再分布操作，纤维均匀分布也会自然地发生，从而获得一非常紧密织造的织物。此外，只要纬纱未被加捻，则由加捻引起的纬纱表面毛羽就可以被限制。
本发明的预浸渍体由所述机织玻璃纤维织物获得，所述机织玻璃纤维织物由热固树脂浸渍。在本发明的预浸渍体中，由于使用所述织物，热固树脂内部的纬纱没有表现出表面毛羽并且获得纤维基本规则的分布。进而由这种预浸渍体生产的印刷电路的刚性较高。如果纬纱没有被加捻并且如果采用使用一具有扁平截面的长丝的预浸渍体，则这些结果甚至更加明显。
本发明的预浸渍体包括作为基底材料的上述玻璃纤维织物。在本发明的印刷电路的情况中，由于使用所述织物，纬纱没有表现出表面毛羽，纤维分布基本均匀并且刚性较高。
【附图说明】
下面结合附图以举例的方式详细说明本发明，其中应注意相同的附图标记对应相同的元件。
图1是用于生产连续玻璃纤维的玻璃纤维生产系统结构的示意图；
图2示出应用在图1玻璃纤维生产系统中的漏板(bushing)的从底部看时的横断面视图；
图3示出一个自动织机；
图4示出本发明的玻璃纤维织物的一个实际应用；
图5示出图4中玻璃纤维织物的VV截面；
图6是本发明的预浸渍体实际应用的横断面视图；
图7是本发明的印刷电路实际应用的横断面视图；
图8示出长丝的短边和长边；以及
图9示出纬纱和经纱纤维的分布率。
【具体实施方式】
结合图1至3说明本发明的玻璃纤维织物的生产方法。首先，结合图1和2，以解释从熔融玻璃开始直到连续玻璃纤维成形的生产阶段。第一个视图以简化形式示出用以获得连续玻璃纤维的玻璃纤维生产系统1。在玻璃纤维生产系统1中，漏板10设置在底部，同时设置一其中供有熔融玻璃的坩埚2；从漏板10的孔中流出的熔融玻璃在冷却后变成长丝F。
图2是从底部看时的斜视图。在漏板10中，孔12呈扁平形状。此外，两个孔12构成一对，并且在每对孔12之间有一个用于分开长丝的矩形槽(分离单元)14。从每个孔12流出的熔融玻璃按照孔12的形状成形，其表现出扁平外形并且当其接触分开单元14中的空气时冷却。具有扁平外形的熔融玻璃提高了其本身的粘性，并且其甚至在由于表面张力而降低扁平度之前固化，这样制得扁平外形的玻璃长丝F。
结合图1说明玻璃纤维的生产方法。在漏板10下方设置有一个辊子4以涂敷粘合剂。借助用于粘合剂涂敷的所述辊子4，该粘合剂被涂敷在玻璃长丝F上，玻璃长丝F在接合滚筒6的作用下集合并形成纱线；这样获得连续玻璃纤维S。在一束连续玻璃纤维S中，例如，包含50至400根玻璃长丝F。随后，利用络纱机将纱线卷绕成圆柱形或圆锥形，并且纱线呈现一成形丝筒9的形式。但是应注意在成形丝筒9的情况中，连续玻璃纤维没有经过加捻。
下面分析图3中的自动织机41并解释玻璃纤维织物的织造方法。首先，如上面解释获得的连续玻璃纤维成形丝筒9“按照原来的样子”设置在纬纱喂纱器42中。这意味着，就纬纱而言，直至今日一直执行的纬纱到一筒管上的再绕操作没有被执行。由于没有从成形丝筒9开始执行该再绕操作，因此连续玻璃纤维没有被加捻。就经纱而言，在本应用中长丝外形基本为圆形，并且该连续玻璃纤维已经从成形丝筒再绕到筒管上。然而就经纱(而非纬纱)而言，可以使用一没有从成形丝筒再绕的具有扁平外形的长丝。
在将由连续纤维制成的纬纱和经纱装到自动织机41上之后，织机41开动并且经纱20的多根纱线以均匀间距沿相同方向引入，同时引入纬纱30使得纬纱与经纱成90度角。这样获得具有平纹组织结构的玻璃纤维织物。
图4是因而获得的玻璃纤维织物40的说明，而图5是沿图4的VV方向的相关横截面。注意到图5是沿(图4中的从左向右方向)划分经纱20一半宽度的直线的横截面。如在每个图中所示的，经纱20和纬纱30彼此交替穿越地交织在一起。
如上面所述，就玻璃纤维织物40的生产而言，连续玻璃纤维S在以圆柱形卷绕到成形丝筒9上之后织入玻璃纤维织物40中而无需经过向一筒管上的任何再绕操作，也就是无需给连续玻璃纤维S强加一个进一步的加捻工序。如果避免连续纤维的再绕工序(加捻工序)，并且连续玻璃纤维S(纬纱30)不再经过加捻，则能够限制表面毛羽。此外，由于纬纱不再经过加捻，因此其压缩度较低；这允许以自然的方式利用通过经纱20施加的作用力获得纤维的均匀分布，不再需要为了获得纤维均匀分布的目的而执行一个特殊分开操作。此外，即使长丝没有以均匀方式分布，当施加经纱作用力时，由于对具有扁平外形的玻璃纤维长丝的副力矩较大并且还由于转动半径较大，因此长丝趋向于沿短边的方向定位其本身，从因导致一具有宽表面的细纱线。
此外，仍然在将用于纤维均匀分布的任何处理例如流体喷射或者流体振动应用于玻璃纤维织物40的情况中，因为连续玻璃纤维S没有经过任何加捻操作并且因此其压缩度较低，即使在纤维再分布操作时应用于玻璃纤维织物40上的能量较小，也可以获得纤维的令人满意的均匀再分布。结果得到紧密织造的玻璃纤维织物40和有限的表面毛羽。纤维均匀再分布操作期间使用的能量的示例指在一喷射操作情况中的流体喷射的速率或者功率，或者在一利用流体振动的处理的情况中的振动频率。可以对这种处理的速率进行设置，以便改变纤维的分布程度。
构成扁平外形的纬纱30的是玻璃长丝F，各个玻璃长丝F在织造工序时以它们的长度水平设置地引入，如图5所示。此外，由于长丝F的外形是扁平的，因此相邻长丝F之间的间隙尺寸较小，也就是说，长丝F在它们之间更接近。此外，玻璃纤维织物40的厚度沿长丝F截面的短边重叠的方向(图5中的从顶部向底部方向)较小。
现在结合图6和7说明使用玻璃纤维织物40的预浸渍体和印刷电路。图6是利用本发明玻璃纤维织物40制成的预浸渍体50的斜视图，而图7示出利用预浸渍体50作为基底材料制成的印刷电路60。对于预浸渍体50，在将玻璃纤维织物40浸渍具有树脂基体作用的热固树脂之后，施加一个干燥处理，之后预浸渍体50将处于一种半硬状态。就树脂基体而言，实际上可以使用环氧树脂、不饱和聚酯树脂和聚酰亚胺树脂以及其它类似的树脂。
由预浸渍体50作为基底材料形成的印刷电路(PWB：印刷线路板)60可如下面所述获得。首先，将多个预浸渍体互相重叠并且加压加热获得一个多层的层压板。经过加压加温处理的层压板标记为50a。在该多层层压板的两侧(或者在单独一侧)上施加一个铜板，获得覆铜层压板(CCL：覆铜层压板)。在例如称为“金属面腐蚀法(subtractive)”的方法之后，构成印刷电路的线54成形。这样印刷电路60以图7中所示的样子完成。然而，本发明的印刷电路不局限于图7中说明的，还可以有大量变型。作为一个示例，代替将印刷电路限制在外表面，印刷电路也可以在内层中实现，因而获得多层印刷电路(ML-PWB：多层印刷线路板)。
所述预浸渍体50包括在热固树脂中浸渍的玻璃纤维织物40；所述玻璃纤维织物40表现出均匀分布的纬纱并且没有表面毛羽。这就是为什么由所述预浸渍体50制成的印刷电路60在所有点中都是均匀刚性的原因。此外，如已经在前面解释过的，因为长丝F的外形是扁平的，因此在预浸渍体50内部长丝F的位置非常靠近；这使印刷电路60具有较大的刚性，印刷电路60利用预浸渍体50用于其生产。基于这样的前提，能够获得一薄的但具有高刚性等级的印刷电路60。
在本实际应用中，由没有经过再绕加捻操作的扁平外形玻璃纤维长丝F获得的连续玻璃纤维S没有在经纱和纬纱中同时使用，而是仅仅在纬纱中使用。然而，也是在这样的情况中，能够在纤维均匀分布时限制表面毛羽，并且以令人满意的方式获得一紧密织造的织物，并且也获得具有高刚性的印刷电路60。然而，与其中由长丝F获得且没有经过再绕和加捻工序的连续玻璃纤维S仅在纬纱20中使用的本实际应用不同，还可以仅在经纱30中使用所述连续玻璃纤维S。显然，还能够将由长丝F获得并且没有经过再绕和加捻工序的连续玻璃纤维S都用于经纱20和纬纱30。
实际应用示例
下文中基于实际应用更具体地检验本发明的结果。
如表1所示，在实际应用示例1中，经纱ECE225由直径为7微米的圆形玻璃长丝形成，纬纱由具有扁平外形的玻璃长丝形成，其短边为4.5微米，长边为18微米。长边和短边表示图8中说明的长度。因为经纱在纺丝和卷绕到一成形丝筒上之后已经再绕到筒管上，因此其具有1.0转/25毫米的捻度。没有再绕的替代的纬纱没有经过任何加捻操作。在由这样的纬纱和经纱形成的玻璃纤维织物上，没有执行用于纤维均匀分布的操作。
表1 实际应用示例1 比较示例1 比较示例2连续玻璃纤维纱线 长丝直径 (微米)经纱 7 7 7纬纱 短边4.5 长边18 (扁平外形) 短边4.5 长边18 (扁平外形) 9 纱线数经纱 22.5 22.5 22.5纬纱 33.7 33.7 33.7 扭转 (转/25毫米)经纱 0.7Z 0.7Z 0.7Z纬纱 0Z(没有再绕) 1.0Z 0Z(没有再绕)织物密度(纱线/25毫米) 经纱 40 纬纱 39透气性(厘米3/厘米2/秒) 41.1 119.6 132.9单位重量(克/厘米2) 88.1厚度(毫米) 0.082 0.09 0.093织物浸渍程度(％) 41.3 37.7 36.4
在一个适合(conforming)装置(JIS R 3420)中执行该玻璃纤维织物的透气性测试，获得一个较低的值41.1厘米3/厘米2/秒。那意味着即使不执行纤维均匀分布的操作，实际应用1的玻璃纤维织物表现出低透气性和紧密织造。那是因为具有扁平外形的纬纱没有加捻，因为其压缩度低并且因为纤维的均匀分布在织造过程中以自然的方式发生。然而，注意到玻璃纤维织物在浸渍到树脂中之后在硬化的多层内部达到41.3％的玻璃纤维浸渍度。此外，通过玻璃纤维织物的表面检查，没有发现纬纱的表面毛羽。这是由于能够避免加捻操作的事实。
在检测透气性程度之后，利用一流体(水)执行实际应用1的玻璃纤维织物的纤维均匀再分布处理。在纤维均匀再分布操作之前具有49.7％的经纱纤维分布程度和95.9％的纬纱纤维分布程度并具有41.1厘米3/厘米2/秒的透气性的玻璃纤维织物在操作之后具有81.6％的经纱纤维分布程度和97.6％的纬纱纤维分布程度并具有13.2厘米3/厘米2/秒的透气性。在纤维均匀再分布之后通过玻璃纤维织物的表面检测，基本没有发现表面毛羽。此外，这些结果显示出在当前实际应用示例的玻璃纤维织物情况中经纱的纤维均匀再分布比纬纱的纤维均匀再分布更容易获得。参考图9，经纱和纬纱的纤维分布程度由以下方式计算：
经纱的纤维分布程度＝A1/A×100(％)
纬纱的纤维分布程度＝B1/B×100(％)
A＝经纱间隔
A1＝经纱宽度
B＝纬纱间隔
B1＝纬纱宽度
在比较示例1的玻璃纤维织物中，对于经纱和纬纱，使用与实际应用示例1相同的纱线。其中比较示例与实际应用示例1的不同之处在于：在织造以前，纬纱以1.0转/25毫米的扭转再绕到一筒管上。与实际应用示例1中一样，在一个适合装置(JIS R 3420)中执行该玻璃纤维织物的透气性测试，并且结果是119.6厘米3/厘米2/秒。这个结果显示出比较示例1的玻璃纤维织物与实际应用示例1的玻璃纤维织物相比是更加不紧密织造的。这是由于具有扁平外形的纬纱被加捻，纤维压缩度高，并且因此在织造期间纬纱不容易扩展。此外，由于在比较示例1中已经执行纬纱的再绕，因此观察到玻璃纤维织物纬纱的大量表面毛羽。
与实际应用示例1不同，对于比较示例2的玻璃纤维织物，使用一圆形玻璃长丝(直径为9微米)。然而，与实际应用示例1中一样，纬纱没有从成形丝筒再绕到筒管上并且没有执行加捻操作。与实际应用示例1中一样，在一个适合装置(JIS R 3420)中执行所述玻璃纤维织物的透气性测试，并且结果是132.9厘米3/厘米2/秒。这个结果显示出比较示例2的玻璃纤维织物与实际应用示例1的玻璃纤维织物相比是更加不紧密织造的。这样，很显然仅仅不执行纬纱或经纱的加捻不足以提高纤维的均匀分布。纤维均匀分布程度的提高与将具有扁平外形的长丝用于连续玻璃长丝有关，并且与缺少加捻有关。