专利名称：激光材料加工用表面保护片的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种激光加工用表面保护片，其被应用于通过激光束辐照进行切割 加工的工件。
背景技术：
在运输、加工、包覆等过程中，应用树脂材料片以保护如金属板、涂层金属 板、铝制窗扇、树脂板、装饰铜板、氯乙烯层压钢板、玻璃板等元件表面是惯常的操作。表面保护片所需要的性能包括应用到施用对象后保护层无脱离和层离，而剥离 和去除后施用对象上无残留粘合剂层。此外，它包括在对具有应用于其上的表面保护片 的加工物体进行处理后，在施用对象上无表面保护片的脱离和层离、损伤、和粘合剂残 留等。例如，JP-A-2000-328022和JP-A-2002-302657公开了用于金属板的表面保护片。在用于板元件等的加工方法中，激光切割加工具有突出的优点。该优点是，与 冲压加工不同，不需要各种冲模而只需要输入工作的设计数据，当加工对象(下文，也 称作工件)特别是金属板时，比冲压加工需要更短的时间，甚至适用于较厚的工件，并 且不需要润滑剂。因此，激光切割加工市场逐渐扩大。然而，激光切割工艺需要高压 (约0.5-1.5Mpa)辅助气体供应。在某些情形中，出于外观等原因，需要对具有应用到其上的表面保护片的工件 进行激光切割加工。在这种情况下，由于辅助气体的影响，会产生不希望发生的表面 保护片与工件脱离的问题。为了解决这种问题，JP-A-2-295688，JP-A-7-241688和 JP-A-2001-212690提出了能够抑制激光切割加工期间发生分层的激光切割加工方法。这 些加工方法能够抑制保护片的分层
发明内容
然而，上述现有技术文献中公开的所有方法都具有在激光束的照射下，工件表 面的表面保护片的层离问题。其原因被认为是辅助气体只对激光束照射的表面产生影 响。不过，仍没有实施将表面保护片应用在对其进行激光束照射的工件表面的相对侧。 本发明的发明人进行了如下的激光切割加工，其中将上述现有技术文献中的表面保护片 应用在对其激光束照射的工件表面的相对侧，但发现产生了新问题，当没有使用表面保 护片进行激光切割工艺时，根本没有发现这些问题。即，切割部分周边出现了毛刺(挂 渣)。图2是挂渣的说明图。图2(A)是平面视图，其中柱状通孔300是通过激光切割加 工形成的。本发明发明人实施的激光切割加工中，激光束照射在表面保护片100应用于 其上的工件200表面的相对侧表面200a上。图2(B)为沿图2 (A)I-I的剖视图，其中在激光束照射表面200a的相对侧表面上出现高度t的挂渣210。一旦出现这种挂渣210，非 优选地，就需要除去该挂渣的另外的步骤。此外，由于在工件200的激光切割加工中， 与表面保护片100接触的表面主要是一种有棱角的台面，没有表面保护片100，工件自身 在安放于其上时可能受损害。本发明目的是提供激光加工用表面保护片，其被应用在激光束照射面的相对侧 表面，从而能够保护加工物体的表面，这是保护片的最基本作用，并且在激光切割加工 过程中不容易产生挂渣。本发明的发明人已发现，应用于激光束照射表面的相对侧表面的表面保护片防 止在激光切割加工期间工件的熔融物被辅助气体容易地吹落，而所述吹落促进挂渣的形 成。基于此，他们已发现不容易产生这个问题的激光加工用表面保护片，本发明特征在 于如下(1) 一种激光加工用表面保护片，其在通过激光束照射在工件上的切割工艺中， 被应用于工件的激光束照射面的相对侧的表面，其包括基底层和形成在该基底层一个表 面上的粘合剂层，其中所述基底层由基于JIS K7199 (1999)于290°C测量的熔融粘度不大 于200Pa.s的树脂材料制成，且其厚度为0.01-0.12mm。(2)根据(1)所述的表面保护片，其中所述树脂材料包括聚酯基树脂。(3)根据(2)所述的表面保护片，其中所述聚酯基树脂为聚(对苯二甲酸乙二醇 酯)树脂。(4)根据⑴所述的表面保护片，其中所述树脂材料包括聚烯烃基树脂。(5)根据(1)_(4)任一项所述的表面保护片，其中所述工件为金属板。(6)根据(5)所述的表面保护片，其中所述金属板为不锈钢板。(7)根据(5)所述的表面保护片，其中所述金属板为铝板。使用本发明中的激光加工用表面保护片，在激光切割加工期间不容易出现挂 渣。因此，使得工件特别是金属板等在激光照射面的相对侧表面带有损伤保护的条件下 进行激光切割加工成为可能。在本发明的一个实施方式中，通过在激光束照射的表面 (图2(B)中的200a侧)上安装表面保护片，该表面保护片与较少的因辅助气体引起分层 有关，使传统上不能实现的对其两个表面均带有保护片的工件进行激光切割加工成为可 能。
图1简要表明了本发明激光加工用表面保护片的使用。 图2为激光切割加工中出现的挂渣的说明图。图中的符号如下1激光加工用表面保护片；2工件；3加工头；31会聚透镜；4割嘴；41气体 导入口； 5气体供应装置；51导入管；6激光束；7辅助气体；100表面保护片；200工 件；210挂渣；300通孔本发明的最佳实施方式本发明激光加工用表面保护片包 含基底层和粘合剂层。基底层是由具有特定熔 融粘度的树脂材料制成，并具有在特定范围内的厚度。粘合剂层可形成于基底层的一个表面上。构成 基底层的树脂材料的熔融粘度是基于JIS K7199(1999)测量的。更为具体 的，按照下文说明的方法获取测量样品，通过测试压力和体积流动速率的测量方法，在 290°C使用毛细管冲模获取熔融粘度。获得测试样品的具体方法如下·当构成基底层的树脂材料透明时，对树脂材料进行压片(palletize)以得到测试样品。·当粘合剂层和基底层可以分离时，使用有机溶剂等去除粘合剂层，并只对基 底层进行精切割得到测试样品。·当粘合剂层和基底层不易分离时，对整个表面保护片进行精切割得到测试样 品，通过测量测试样品获得的熔融粘度作为构成基底层的树脂材料的熔融粘度。·当基底层具有多层结构时，对整个基底层进行精切割得到测试样品。本发明中，将具有经如上所述测试方法测量的熔融粘度不大于200Pa · s,优选 不超过150Pa · s,更优选20至IOOPa · s的树脂材料作为基底层材料。当熔融粘度超 过200Pa · s时，激光切割部分中的基底层不易被吹走，结果容易产生挂渣。当熔融粘 度在上述优选范围内时，挂渣更容易被辅助气体吹走，从而膜的形成变得更容易。具有在290°C测得的不超过200Pa · s熔融粘度的树脂材料典型地包括聚酯基树 月旨。其中，可提及聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、聚(对苯二甲酸丁二醇酯)、聚(萘二甲 酸乙二醇酯)、聚(对苯二甲酸丙二醇酯)、聚(乳酸)、聚碳酸酯等。此外，可提及酰 胺基聚合物，例如尼龙_6、尼龙-66、尼龙-12等；苯乙烯基聚合物，例如HIPS，GPPS 等；丙烯酸基聚合物，例如聚(甲基丙烯酸甲酯)等；聚烯烃基树脂，例如丙烯基聚合 物，乙烯基聚合物，乙烯基共聚的聚合物等。作为丙烯基聚合物，可提及均聚物系列、 嵌段聚合物系列、无规聚合物系列等。作为乙烯基聚合物，可提及低密度、高密度、线 性低密度聚合物等。作为乙烯基共聚物，可提及乙烯和极性聚合物例如醋酸乙烯酯、甲 基丙烯酸甲酯、丙烯酸等的共聚物，及类似物。可使用这些聚合物的单独一种或两种或 其更多种的任意混合作为树脂材料。上述的这些树脂熔融粘度不必在前述的范围内，并 且本发明所使用的树脂可从这些按JIS定义的方法测量的这些树脂中容易地获得。此外， 基底层可被制成具有多层结构以及类似结构。在不会削弱本发明效果的范围内，基底层可包含适当的添加剂，例如填料 (如，碳酸钙、滑石、氧化钙等)、防结块剂、润滑剂、二氧化钛、用于着色的有机和无 机颜料、用于防降解的抗氧化剂等、UV吸收剂、光稳定剂、抗静电剂等。此外，也可 加入一种用于改善基底层弹性的增塑剂等。另外，对基底层表面可进行表面处理例如电 晕处理等处理，目的是改善其与后处理剂、粘合剂和底涂层剂的粘附性。为了避免挂渣 产生和确保作为保护片的作用，基底层的厚度下限是0.01mm，优选0.02mm。上限为 0.12mm,优选 0.10mm，更优选 0.05mm。 下面对粘合剂层进行说明 粘合剂层形成在基底层的一个表面上。粘合剂层仅需要对不锈钢板具有粘附 性，该不锈钢板为典型工件。作为粘合剂层材料的粘合剂，可使用已知的橡胶基粘合 齐 、丙烯酸基粘合剂、聚酯基粘合剂和聚氨酯基粘合剂。在这些粘合剂中，从对金属板 的粘附性、脱模性和成本方面考虑，优选橡胶基粘合剂和丙烯酸基粘合剂。优选使用这些粘合剂的粘合剂层，因为除不锈钢板外，其对金属板和玻璃板也具有粘附性。作为橡胶基粘合剂，例如，可提及天然橡胶基粘合剂、合成橡胶基粘合剂等。 作为合成橡胶基粘合剂，用作主要成分的有苯乙烯基弹性体，例如聚丁二烯、聚异戊二 烯、丁基橡胶、聚异丁烯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物等，苯乙烯基弹性体， 例如苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯_乙烯-丁烯无规共聚物等，乙 烯-丙烯橡胶，丙烯-丁烯橡胶，乙烯-丙烯-丁烯橡胶等。作为丙烯酸基粘合剂，使用例如，烷基(甲基)丙烯酸酯诸如(甲基)丙烯酸丁 酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯等作为主要成分的单体混合物的共聚物，必要时，使用 其它单体作为用于改性的可共聚单体，所述其它单体诸如含羟基的单体(例如，2-羟乙 基(甲基)丙烯酸酯等)、含羧基的单体(例如(甲基)丙烯酸等)、苯乙烯基单体(例 如苯乙烯等)、乙烯酯(例如醋酸乙烯酯等)、及类似单体。丙烯酸基粘合剂可通过常规 的聚合方法如溶液聚合方法、乳液聚合方法、UV聚合方法等获得。 必要时，为控制这些粘合剂等的粘附性，可以添加例如交联剂、增粘剂、软化 齐 、烯烃基树脂、硅酮基聚合物、液态丙烯酸基共聚物、磷酸酯系列化合物、抗老化 齐U、光稳定剂如受阻胺系列光稳定剂等、υν吸收剂和其它例如适当的添加剂，例如填 料、颜料等，如氧化钙、氧化镁、碳酸钙、二氧化硅、氧化锌和二氧化钛。增粘剂的加入有效地改善了粘合性，相对每100重量份的上述粘合剂，增粘剂 添加量优选0-50重量份，特别是0-30重量份，特别优选0-10重量份，以此来改善粘合 性能从而避免由于内聚力减少等原因出现的粘合剂残留问题。本文中，0重量份是指未添 加增粘剂。作为增粘剂，可使用例如一种或多种已知的合适粘合剂，如石油基树脂(例如 脂肪族系列、芳香族系列、脂肪族_芳香族共聚物系列、脂环族系列等)、香豆酮-茚基 树脂、萜烯基树脂、萜烯-苯酚基树脂、聚合松香基树脂、(烷基)苯酚基树脂、二甲苯 基树脂及其氢化系列树脂等。软化剂的添加对改善粘合性能通常是有效的。作为软化剂，可使用例如，一种 或多种低分子量的二烯基聚合物、聚异丁烯、氢化聚异戊二烯、氢化聚丁二烯及其衍生 物，其添加量可适当地确定。特别地，每100重量份的上述粘合剂，是0-40重量份，特 别是0-20重量份，特别是0-10重量份。本文所用0重量份是指未添加软化剂。当添加 量不大于40重量份时，即使在高温或暴露于室外等环境下，粘合剂残留也很少。粘合剂层厚度可根据粘合性能等适当确定。通常，厚度设定为0.001-0.050mm， 尤其是0.002-0.020mm，特别是0.003-0.015mm。必要时，粘合剂层也通过临时安装隔板 等进行保护直到实际应用。激光加工用表面保护片可根据已知的粘合片形成方法制成，该已知方法例如包 括将粘合剂组合物溶解在溶剂中得到的溶液或加热所述组合物得到的液态熔融体施加到 基底层的方法、包括在隔板上形成粘合剂层并将该粘合剂层转移和粘附到基底层的方 法、包括挤出并形成用于在基底层上形成粘合剂层的材料以涂布基底层的方法、包括以 两层或多层方式共挤出基底层和粘合剂层的方法、包括将粘合剂层单层层压到基底层上 的方法或将层压层与粘合剂层的两层层压到基底层上的方法、包括层压粘合剂层与基底 层或层压层等的两层或多层等的方法，等等。
本发明激光加工用表面保护片可具有脱模层。作为用于形成脱模层的后处理 齐 ，通常使用溶剂型或非溶剂型硅酮基聚合物或长链烷基聚合物制成的后处理剂。具体 地，可使用 Peeloil (Ipposha Yushi KogyoCo.，Ltd.制造)、Shin-Etsu 硅树脂(Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.制造)等。作为形成脱模层的方法，可使用例如，已知的涂布方法如 使用辊涂机(例如，凹辊法等)进行涂布的方法、通过喷雾等形式的雾化方法等。
对本发明激光加工用表面保护片应用说明见下文。图1表示本发明激光加工用表面保护片的应用。将本发明激光加工用表面保护 片1粘附在通过激光束6照射进行切割处理的工件2上。本图显示的设备中，激光束6 通过加工头3的会聚透镜31聚焦，然后从割嘴4处照射工件2。但是，本发明激光束发 生器不限于图中显示的一种。辅助气体7从割嘴4与激光束6 —同在约0.5-1.5MPa的高 压下喷向工件2。辅助气体7自气体供应装置5例如气体柱等由导入管51和气体导入口 41供应。对于辅助气体7，根据工件2的材料和所需要切断表面的质量可适当使用不同 的气体。典型地，使用氮气、空气等。工件2为切割对象，其例如是金属板、被涂布的金属板、铝窗扇、树脂板、装 饰性铜板、氯乙烯层压钢板、玻璃板等。在易于产生挂渣且需要优良外观的金属板，尤 其是不锈钢板和铝制板情况下，本发明效果尤为突出。通过激光束6照射进行的切割加工包括，激光束6从工件2的一侧照射以形成穿 透到照射面的相对侧的切割截面，从而使至少工件的一部分断开。如图2所示，它可以 是去除柱状部分的加工，或者将大工件分成多个小件的加工。在切割加工中，本发明用 于激光加工的表面保护片1将被粘附在工件2 (加工对象)的激光束照射面2a的相对侧的 表面上。换言之，通过向表面2a照射激光束6进行切割加工，此表面2a为带有本发明应 用于工件2的激光加工用表面保护片1的工件2应用表面的相对侧的表面。将本发明用 于激光加工的表面保护片1应用到工件2的激光束照射面2a的相对侧的表面上，至少应用 到通过切割加工切割下的那部分上。工件2中，将本发明的激光加工表面保护片应用到 其上的表面，可避免由于固定激光加工设备等而引起的破坏，此外，不容易引发挂渣。
实施例下文中通过参考实施例更详细解释本发明，不应解释为对发明的限制。(实施例1)将异氰酸酯系列交联剂(3重量份，CORONATE L，NIPPONPOLYURETHANE INDUSTRY CO., LTD.生产)加入到包含丙烯酸基粘合剂(重量份100，基于聚苯乙烯的 重均分子重量为600,000)的乙酸乙酯溶液中，得到丙烯酸基粘合剂溶液，该丙烯酸基粘 合剂含有丙烯酸2-乙基己酯(2EHA，30wt% 丙烯酸乙酯(EA，60%)，甲基丙烯酸 甲酯(MMA，6wt% )和丙烯酸2-羟乙基酯(HEA，4wt% )。厚度为0.038mm 的聚(对苯二 甲酸乙二醇酯)膜(Tetoron Film G2, Teijin DuPont Films Japan Limited制造)直接用作基底层。采样于基底层的树脂材料在290°C的熔融粘 度为 74pa · S。丙烯酸基粘合剂溶液被应用到前述提及的基底层并且干燥，形成0.010mm厚的 粘合剂层，由此得到激光加工用表面保护片。
(实施例2)在冲模温度为250°C时，通过T型冲模方法将聚(对苯二甲酸丁二醇酯) (DURANEX 200FP, WinTech Polymer Ltd.制造)制成膜以得到0.04mm厚的基底层。取 样于基底层的树脂材料在290°C的熔融粘度为26pa · s。将实施例1中采用的丙烯酸基粘合剂溶液应用到该基底层，并且干燥形成 0.005mm厚的粘合剂层，由此，得到激光加工用表面保护片。(实施例3)除了 0.05mm 厚的聚(对苯二 甲酸乙二醇酯)膜(Tetoron Film G2，Teijin DuPont Films Japan Limited制造)被用作基底层，以与实施例1相同方式，得到激光加工用表面 保护片。(实施例4)
低密度聚乙烯(MIRASON68P，Mitsui Chemicals, Inc.)被用作基底层材料，苯 乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(Tuftec H1062, AsahiKasei Corporation制造，重量 份为 100)和氢化石油树脂(ARKONP-lOO，Arakawa Chemical Industries, Ltd.制造，重量
份为50)的混合物被用作粘合剂层材料。通过T型冲模方法在模温度为170°C共挤出这些 材料以得到激光加工用表面保护片，在厚度为0.05mm的基底层上形成厚度为0.01mm的 粘合剂层。取样于前述基底层的树脂材料在290°C的熔融粘度为47pa · s。(实施例5)除了粘合剂层厚度设定为5 μ m外，与实施例1相同方式，得到激光加工用表面 保护片。(对比例1)在模温度为160°C通过吹膜方法，将低密度聚乙烯(SUMIKATHENEF208， Sumitomo Chemical Co., Ltd.制造)制成膜以得到0.11mm厚的基底层。取样于前述基底 层的树脂材料在290°C的熔融粘度为285Pa · s。对基底层的一个表面进行电晕放电处理，并将用于实施例1中的丙烯酸基粘合 剂溶液应用到该处理后的表面，并干燥以形成0.010mm厚的粘合剂层，由此，得到激光 加工用表面保护片。(对比例2)除基底层厚度设定为0.06mm之外，以与对比例1相同的方式得到激光加工用表 面保护片。(对比例3)除了0.125mm厚的聚(对苯二 甲酸乙二醇酯)膜(Tetoron Film G2，Teijin DuPont Films Japan Limited制造)被用作基底层之外，与实施例1相同方式得到激光加工用表面 保护片。如实施例1相同，取样于基底层的树脂材料在290°C的熔融粘度为74Pa · s。(对比例4)在模温度为230°C，通过T型冲模方法将聚丙烯(Novatech PPFL6H, Japan Polypropylene Corporation制造)制成膜，以得到0.04mm厚的基底层。取样于基底层的
树脂材料在290°C的熔融粘度为422Pa · s。对基底层的一个表面进行电晕放电处理，并将用于实施例1中的丙烯酸基粘合剂溶液应用到处理后的表面，并且干燥形成0.010mm厚的粘合剂层，由此，得到激光加 工用表面保护片。(对比例5)在冲模温 度为270°C，通过T型冲模将聚(对苯二甲酸丁二醇酯)(DURANEX 800FP, WinTech Polymer Ltd.制造)制成膜，以得到0.04mm厚的基底层。取样于基底 层的树脂材料在290°C的熔融粘度为295Pa · s。实施例1中的丙烯酸基粘合剂溶液应用到基底层的一个表面，并且干燥形成 0.005mm厚的粘合剂层，由此，得到激光加工用表面保护片。(熔融粘度测量)通过前述的方法测量熔融粘度。具体地，使用JIS K7199中描述的毛细管流变仪 (Capirograph IB, Toyo Seiki Seisaku-sho，Ltd.制造)，并在割嘴直径 D 为 1.0mm，成型 段长度(Iandlength)L为30mm，剪切速率为lOsecT1的情况下进行测量。(激光切割加工条件)使用二氧化碳气体激光加工机(LC-3015 θ II，AMADA CO., LTD.制造)和振 荡器(OLC-420HII，AMADA CO.，LTD.制造)，并在切割速率2200mm/min、输出功率 3000W、频率0Hz、占空系数(duty) 100、氮气压力0.85MPa，割嘴直径2.0mm、割嘴间
隙0.3mm、激光束聚焦在工件(金属板)的上表面以下1.0mm处的情况下进行线切割加工。(激光切割加工测试)使用2.0mm厚的SUS304(2B饰面)作为工件。每一实施例或对比例中得到的 激光加工用表面保护片被应用到其上的一个表面。在前述条件下，通过将激光束照射在 应用有前述片的表面的相对侧表面而进行切割加工测试。测试后，测定应用有前述片的表面上出现的挂渣高度。从切割边缘面的高 度减去金属板厚度(2.0mm)得到的差值作为挂渣的高度。作为测量仪器，使用JIS B7503 (1997)描述的、最小刻度为0.01mm的指示表。按IOmm的间距测量10个点从而 得到平均值。结果列于表1中。另外，实施例5得到的激光加工用表面保护片被应用到工件的一个表面上， SPV-M_4002E(NITTO DENKO CORPORATION制造)被应用到工件的另一表面，所得试 样作为实施例6。在实施例6中，在前述条件下，通过将激光束照射到应用有M-4002E 的表面进行切割加工测试。对未应用表面保护片的工件进行激光切割加工作为对比例6。表 权利要求
1.一种用于防止在激光切割加工中与金属板的激光束照射面相对侧的表面上产生挂 渣的方法，其包括提供具有表面保护片的金属板，所述表面保护片粘附在金属板的激光束照射面的相 对侧的表面上，所述表面保护片包括基底层和在该基底层的一个表面形成的粘合剂层， 其中所述基底层由基于JIS K7199 (1999)在290°C测量的熔融粘度为20至IOOPa · s的聚 酯基树脂或聚烯烃基树脂制成，且其具有0.02 0.05mm的厚度，和通过金属板上的激光束照射进行切割加工，其中在所述切割加工中所述表面保护片 与所述金属板一起切割。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述聚酯基树脂为聚(对苯二甲酸乙二醇酯)树脂。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述金属板为不锈钢板。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述金属板为铝板。
全文摘要
本发明的目的是提供一种激光加工用表面保护片，其被应用于激光束照射面的相对侧表面，该保护片在激光切割加工中可保护应用对象的表面，并使挂渣不易出现。根据本发明，提供一种激光加工用表面保护片1，其在通过激光束6照射在工件2上的切割工艺中，被应用于工件2的激光束照射表面2a的相对侧表面上，其包括基底层和形成在该基底层一个表面上的粘合剂层，其中所述基底层由基于JIS K7199(1999)于290℃测量的熔融粘度不大于200Pa.s的树脂材料制成，厚度为0.01-0.12mm。
文档编号B23K26/18GK102009270SQ20101052238
公开日2011年4月13日 申请日期2006年6月27日 优先权日2005年6月27日
发明者奥村和人, 林圭治, 花木一康 申请人:日东电工株式会社