热活化可胶合表面元件的制作方法

专利名称：热活化可胶合表面元件的制作方法
热活化可胶合表面元件本发明涉及热活化可粘合片状元件，更具体涉及针对塑料/塑料粘合具有高的粘合力的热活化可粘合片状元件，本发明还涉及用于所述粘合的方法。使用热活化可粘合片状元件(热可活化片状元件)以在粘附体之间得到高强度连接。尤其适合的是这样的片状元件，这些片状元件用于在相对薄的粘合层(bondline)的情况中获得与只含压敏粘合剂体系的片状元件可得到的强度相比相当或更高的强度。这种高强度粘合(bond)是重要的，特别是考虑到例如在消费电子设备、娱乐电子设备或通讯电子设备领域进行中的电子设备(例如移动电话、PDAs、便携式电脑和其它计算机、数码相机和显示设备如显示器和数字阅读器)的小型化。对粘结的加工性能和稳定性的要求提高了，特别是在可携带消费电子制品中。一个原因是，这种制品的尺寸正在变得越来越小，所以可用于粘结的区域也减少。另一个原因 是，在这种设备中的粘结必须特别稳定，这是由于例如需要可携带制品经受苛刻的机械载荷如冲击或掉落，而且，将在宽温度范围内使用。因此，在这种产品中，优选使用热活化可粘合片状元件，所述热活化可粘合片状元件具有热活化粘合的粘合剂(heat-activated bonding adhesives),即，这样的粘合剂其在室温没有固有粘着性，或者至多稍有固有粘着性，但是当暴露于热时，其生成与相应的粘合基底(粘附体，粘合基体)粘合所需要的粘合强度。在室温，这种热活化粘合的粘合剂经常呈固体形式，但是在粘合过程中，作为暴露于温度的结果，可逆地或不可逆地转化成高粘合强度的状态。可逆热活化粘合的粘合剂例如为基于热塑性聚合物的粘合剂，而不可逆热活化粘合的粘合剂例如为反应性粘合剂，其中热活化触发化学反应如交联反应，由此使得这些粘合剂特别适于永久性高强度粘合。在该上下文中，更具体而言存在更加薄的胶带的要求，而不降低强度的要求。热可活化膜目前可在非常宽的厚度范围内获得-因此3(Γ250 μ m的厚度是非不寻常的。所有热活化粘合的粘合剂体系的共同特征是，为了粘合，必须将它们加热。特别是在粘合剂体系在其整个区域上被粘合基底从外面遮蔽的粘合的情况中，将使粘合剂熔融或活化必需的热迅速传输至粘合区域是特别重要的。如果这里的粘合基底中的一个是良好的热导体，那么可借助于外部热源(例如通过直接传热介质、红外加热器等)加热该粘合基
。然而，在这种直接加热或接触加热的情况中，快速均匀地加热已知粘合剂所需要的短加热时间仅在热源和粘合基底之间存在大温度梯度的情况下才能实现。结果，欲加热的粘合基底本身应对温度不敏感，该温度在一些情况中甚至可远远高于熔融或活化粘合剂实际所需要的温度。因此，可热活化粘合剂膜用于塑料/塑料粘合是成问题的。在消费电子产品中使用的塑料包括例如聚氯乙烯(PVC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯(PP)或者基于这些塑料的共混物。如果没有粘合基底为足够良好的热导体或者如果粘合基底对较高温度敏感，那么情况就不同了，例如，如以下情况许多塑料，以及电子部件如半导体部件或液晶模块。因此，对于粘合由低导热材料或热敏材料制成的粘合基底，适合的是配备本身具有内在加热机制的热活化可粘合片状元件，由此粘合所需要的热不需要从外部引入，而是在片状元件本身的内部直接产生。在现有技术中，已知存在各种实现这种内部加热的机制，例如呈以下形式借助于电阻式加热器加热，通过磁感应加热或通过与微波辐射的相互作用加热。在交变磁场中加热一方面通过感应润流在导电感受器(electricallyconductive receptor)中实现，另一方面(给予基于模型的解释)通过周围的单元磁铁在交变磁场中的磁滞损失实现。然而，为了发展涡流，导电区域要求具有某一最小尺寸。交变磁场的频率越低，这一最小尺寸就越大。取决于感受器材料，两种效果共同发生(例如，磁性金属)，或者在每一种情况中仅发生一种效果(例如，仅在铝的情况下发生涡流；仅在氧化铁粒子的情况下发生磁滞)。原则上，已知多种用于感应加热的加热设备；可用于区分它们的一个参数是使用所述加热设备产生的交变磁场的频率。例如，感应加热可通过频率为约IOOHz至约 200kHz (所谓的中频；MF)的磁场进行，或者通过频率为约300kHz至约IOOMHz (所谓的高频；HF)的磁场进行。另外，作为特例，也存在磁场具有微波频率如2. 45GHz的标准微波频率的已知加热设备。与所用交变场频率一起上升的是在产生交变场中涉及的技术成本和复杂性，和相应的加热设备成本。目前，中频系统已经可以以约5000欧元的市价购得，而高频系统的支出为至少25000欧元。而且，与频率一起上升的还有关于加热系统的安全需要，所以，对于高频系统，经常还需要将安装这种技术的较高的成本添加至较高的购置成本中。当高频用于粘结电子设备中的部件时，此外可能在这些设备中的电子部件在其暴露于交替电磁场期间发生不期望的损伤。感应加热可给予应用的实例包括来自粘合、接缝密封、固化、回火等区的制造操作。在此通常的技术是使用根据例如EP I 056 312 A2或DE 20 2007 003 450 Ul的那些方法，其中感应器完全或部分包围组件并在整个范围均匀加热或者需要时故意地非均匀加热它们。DE 20 2007 003 450 Ul阐述了例如用密封膜熔化容器开口的方法，其中密封膜的金属插入通过感应加热以及密封粘合剂被热的传导熔化。该容器用包含金属箔的旋开盖或快速压紧盖以及邻近的聚合物密封膜密封。使用感应线圈，在金属箔中产生涡流并加热金属箔。由于金属箔与密封膜之间的接触，密封膜也受热，从而与容器开口熔合在一起。隧道形式的感应线圈具有优于也可用于密封在金属箔与盖的上沿之间具有大的距离的容器的平线圈(flat coils)的优点，因为线圈从侧面作用于金属箔。该方法的一个缺点是，组件体积比纯的粘合剂体积和金属箔显著大得多的部分通过电磁场，因而在电子部件情况下，未排除损伤的情形，因为加热可在不需要的地方发生。另一缺点是，加热整个盖膜，而仅与容器接触的边区域会足够用于粘合。因此，受热区与粘合区之比大，对于开口直径25mm和粘合宽度2mm的典型的饮料瓶，该比值为约6. 5。对于更大的容器直径，该比值在通常恒定的粘合宽度情况下升高。近年来，用于感应加热尤其在塑料在塑料上的粘合中，可感应加热的热可活化粘合剂膜(HAFs)已经返回至聚光灯下。原因在于现在可利用的纳米微粒系统，例如MagSiIica (Evonik AG)，其可结合到欲加热的物体的材料中并由此允许在其整个体积中加热物体，而不会对机械稳定性造成任何伴随的显著损害。
然而，因为这些纳米规模系统的小尺寸，在频率为中频范围的交变磁场中，不可能带来这种产品的有效加热。相反，对于该革新性系统，需要高频范围的频率。然而特别地，正是在这些频率下，证实在交变磁场中损害电子部件的问题达到特别严重的程度。另外，用高频范围的频率产生交变磁场需要提高的成本和装置复杂性，并因此在经济上不利。此外，纳米微粒填料的使用从环境的观点也是一个问题，因为在随后的回收中这些填料不容易从周围的材料中分离。此外，难以在非常薄的膜中使用这些粒子，因为纳米体系强烈趋于形成附聚物，这意味着由此形成的膜通常是非常不均匀的。此外，为了避免上面的问题，欲感应加热的热可活化膜(HAFs)可能填充有片状金属或者金属化的结构。这在使用全区金属箔的上下文中是非常 有效的，甚至在中频范围内也是如此；可实现高的加热速度，因此可实现O. 05^10s的感应时间。在该上下文中还可能的是使用非常薄的导电膜(O. 25μπΓ75μπι)。还已知的是使用穿孔的金属箔、金属丝网(wire mesh)、多孔金属板(expandedmetal)、金属网或纤维(metal webs or fibers),通过其HAF的基体材料能穿过,从而改善了组合件的内聚力。然而，加热效率因此下降。对于移动电子设备内的粘性粘结,来自Lohmann的产品Duolplocoll R⑶是已知的，该产品装备有可感应加热的纳米粒子。该产品可专有地在高频范围内以技术上可行的方式加热。上面针对使用粒子和高频交变磁场所述的缺点也适用于该产品。本发明的目的是提供热可活化片状元件，可用它以非常好的粘合强度实现粘合更具体是塑料/塑料粘合。片状元件可有利地借助感应加热进行粘合，具有高的循环率(循环速度)，更具体是同时避免了现有技术的缺点。具体为了用于电子设备中，片状元件应在垂直于粘合平面(换言之，垂直于片状元件的(平均)面范围)的方向上具有高的击穿电阻。作为实现该目的，提供热可活化胶带，更具体而言是用于塑料/塑料的高强度粘合的热可活化胶带，其包括至少一种可感应加热的材料以及至少一种热可活化粘合剂，所述热可活化粘合剂在垂直于片状元件的(平均)面范围的方向(下文中也称为“z-方向”)上具有高的导热性。为了保持击穿电阻，若Z-方向上的电导率是O或者至少可忽略地小，则将是非常有利的。根据本发明实现了该目的，更具体而言，借助包含至少一种热可活化粘合剂、至少一种可感应加热的材料和至少一种导热性填料(也称为“导热添加剂”)的热活化可粘合片状元件实现了该目的，所述填料的材料具有至少O. 5W/(m*K)的导热系数。导热性填料是引起热可活化压敏粘合剂的层内(更具体而言在z方向)的导热性的添加剂。有利地，所述导热性填料完全或者至少部分地由具有良好的导热系数的材料构成。有利的是，热活化可粘合片状元件在Z-方向的导热系数为至少O. 4W/(m*K)，更具体地大于O. 8W/(m*K)。在一种有利的方法中，选择导热性填料使得和/或添加量使得热可活化粘合剂在Z-方向的导热系数为至少O. 4W/(m*K)，更具体地大于O. 8W/(m*K)。导热性填料的材料的导热系数有利地大于O. 5ff/ (m*K)，优选大于5W/ (m*K)，更优选大于low/(m*K)。通过提高所述添加剂部分的导热系数，可能降低为获得特定加热的添加量，由此对粘合剂的粘合性具有更少的有害影响。
非常优选的是，选择导热添加剂使得它是不导电的或者仅仅非常轻微地导电。如此，片状元件获得高的导热系数，同时保持了击穿电阻。尤其有利的是，片状元件是双面热活化可粘合片状元件。出乎预料地发现，本发明片状元件的粘合强度更好于不具有添加剂和/或不满足导热系数的与之相当的片状元件。由于可感应加热的材料部分(更具体而言导电层部分)的传导所带来的良好的热耗散，局部过热事件的风险更小，并可采用更大的加热速率。对于导热系数在O. 4^0. 8W/(m*K)范围内的粘合剂，已经发现在粘合强度与所需填料含量之间的良好折衷。当粘合剂具有0.8W/(m*K)或更大的导热系数时，高导热系数导致尤其好的热分布，使得可在此避免上述缺点(具体而言由于局部受热)，达到尤其好的效果O 热可活化粘合剂作为所述至少一种热活化粘合的粘合剂，原则上可使用所有常规热活化粘合的粘合剂体系。原则上可将热活化粘合的粘合剂分为两类热塑性热活化粘合的粘合剂(热熔粘合剂)和反应性热活化粘合的粘合剂(反应性粘合剂)。这种细分也包括可归为两类中的那些粘合剂，即，反应性热塑性热活化粘合的粘合剂(反应性热熔粘合剂)。热塑性粘合剂基于在加热时可逆地软化并且在冷却过程中再次固化的聚合物。与这些粘合剂相比，反应性热活化粘合的粘合剂包含反应性组分。也将反应性组分称为"反应性树脂"，其中加热引发交联过程，在交联反应结束后，所述交联过程确保永久稳定粘合(甚至在压力下)。这种热塑性粘合剂优选也包含弹性组分，例如合成丁腈橡胶。因为高流动粘度，这种弹性组分给予热活化粘合的粘合剂特别高的尺寸稳定性(甚至在压力下)。下面完全通过实施例描述一些典型的热活化粘合的粘合剂体系，这些热活化粘合的粘合剂体系显现出与本发明联用特别有利。因而，热塑性热活化粘合的粘合剂包含热塑性基础聚合物。这种聚合物具有良好的流动行为(甚至在低施加压力下)，所以，与永久粘合的耐久性相关的最终粘合强度在短加压时间内发生，因此，可迅速粘合，甚至可与粗糙基底或另外的苛刻基底迅速粘合。作为热塑性热活化粘合的粘合剂，可使用本领域已知的所有热塑性粘合剂。例如，DE 10 2006 042 816 Al中所述种类的那些热可活化粘合剂具有适宜性，不希望这些细节强加任何限制。示例性组合物例如描述于EP I 475 424 Al。因此，热塑性粘合剂可包含例如下列组分中的一种或多种，或者甚至由例如下列组分中的一种或多种组成聚烯烃、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、聚酰胺、聚酯、聚氨酯或丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。优选使用例如在EP I 475 424 Al的
段中列出的热塑性粘合剂。其它特别适合的热塑性粘合剂(尤其是对于特定应用领域如玻璃粘合基底的粘合)例如描述于EP I95 60 63 A2。优选使用通过流变添加剂提高了熔体粘度的热塑性粘合剂，例如通过添加热解二氧化硅、炭黑、碳纳米管和/或其它聚合物作为共混组分。相比之下，反应性热活化粘合的粘合剂有利地包含弹性体基础聚合物和改性剂树月旨，所述改性剂树脂包含增粘剂树脂和/或反应性树脂。通过使用弹性体基础聚合物，可得到具有出色的尺寸稳定性的粘合剂层。作为反应性热活化粘合的粘合剂，可根据在每一情况中的具体要求使用本领域已知的所有热活化粘合的粘合剂。
这里例如还包括基于丁腈橡胶或其衍生物如丁腈橡胶或这些基础聚合物的混合物(共混物)的反应性热活化粘合片材，所述反应性热活化粘合片材还包含反应性树脂如酚醛树脂；一种这样的产品例如可以以名称tesa 8401商购。由于高流动粘度，丁腈橡胶给予热活化粘合片材显著的尺寸稳定性，从而允许在交联反应发生后在塑料表面上实现高粘合强度。自然地，同样可使用另外的反应性热活化粘合的粘合剂，例如，包含质量分数为50重量％-95重量％的可粘合聚合物和质量分数为5重量％-50重量％的环氧树脂或两种或更多种环氧树脂的混合物的粘合剂。可粘合聚合物在这种情况中有利地包含40重量％-94重量％的具有通式CH2=CO 1) (C00R2) (R1在这里表示选自H和CH3的基团，以及R2表示选自H和线性或支化的具有I - 30个碳原子的烷基链的基团)的丙烯酸化合物和/或甲基丙烯酸化合物、5重量％-30重量％的具有至少一个酸基团，更具体为羧酸基团和/或磺酸基团和/或膦酸基团的第一可共聚乙烯基单体，I重量％_10重量％的具有至少一个环氧化物基团或酸酐官能的第二可共聚乙烯基单体，和O重量％-20重量％的具有至少一个不同于第一可共聚乙烯基单体的官能团和第二可共聚乙烯基单体的官能团的官能团的第三可共聚乙烯基 单体。这种粘合剂允许以快速的活化粘合，仅在非常短的时间内实现最终粘合强度，总的结 果是，确保与非极性基底的有效粘接。可使用并且提供特殊优点的另外的反应性热活化粘合的粘合剂包含40重量％_98重量％的含丙烯酸酯的嵌段共聚物、2重量％_50重量％的树脂组分和O重量％-10重量％的硬化剂组分。所述树脂组分包含选自粘合强度增强(增粘)环氧树脂、酚醛清漆树脂和酚醛树脂的一种或多种树脂。所述硬化剂组分用于使树脂组分的树脂交联。由于在聚合物中的强物理交联，这种制剂提供以下的特殊优点可得到具有高的总厚度的粘合剂层，而总体上不损害粘合的坚固性。结果，这些粘合剂层特别适于修正基底中的不均匀。而且，这种粘合剂的特征在于具有良好的耐老化性以及呈现出低放气(outgassing)水平,低放气水平对于电子设备领域中的许多粘合而言是特别希望的特征。然而，如上所述，除了这些特别有利的粘合剂之外，原则上也可选择和使用符合粘结要求的具体条件的所有另外的热活化粘合的粘合剂。导热性填料导热性填料优选以使得在粘合剂中有效的分布的改良方式加入，即，更具体而言，以(非常微细的)粒子(“填料粒子”)或实体(bodies)的形式。作为导热性填料，因此可能例如使用碳纤维，更具体而言EP 456 428 A2中所述种类的那些。此类碳纤维的用量可有利地为20的％至60wt%，基于粘合剂和纤维的重量。作为导热性填料，优选使用包含粒子或者由粒子组成的填料，所述粒子由初级粒子构成并且每单位质量的比表面积是I. 3m2/g或更小。具体在比表面积小于I. 3m2/g的所述颗粒添加剂的情形中已经观察到，与由相同材料制成但较大比表面的颗粒添加剂相比，它们导致在热可活化粘合剂中显著较高的导热系数。相反，正常的预期会是，粘合剂的导热系数升高与导热添加剂的比表面积一致，因为较大的比表面应意味着较大的传热面积，必然设想从基体聚合物至导热性添加剂的热传递得到改善。然而，试验显示仅当单独的添加剂粒子由于单独的初级粒子的积聚而额外形成并因此具有不规则形状表面(其是不平整的)时，这种高度导热的导热性组合物具有十分高的内聚力。仅在该部分粒子上的这种三维结构的情形中，这些粒子才结构上锚固在聚合物基体中，其方式足够牢固从而所得的导热组合物总体上具有高水平的内聚力并且即使在相对高的温度在机械负荷下也不损失该内聚力。已经证实在此上下文中尤其有利的是若初级粒子的平均直径为至少I μ m或者甚至大于2 μ m，因为如此获得的高导热系数的粘合剂的内聚力即使在高温下仍然是足够高的，在此高温下聚合物基体的粘度下降，从而确保了稳定的总体内聚力。在此上下文中，若导热添加剂的粒子具有相当低的每单位质量比表面积(不大于
I.0m2/g)，对于该部分粘合剂就可能实现尤其高的导热性。在一种有利的实施方案中，所述导热添加剂至少基本上包含氧化铝粒子和/或氮化硼粒子或者由其组成。尤其优选的是，使用由初级粒子构成并具有I. 3m2/g或更小的每单位质量比表面积的那些氧化铝粒子和/或氮化硼粒子。 通过使用所述惰性添加剂诸如氧化铝粒子和/或氮化硼粒子，获得具有高的耐化学品性并且从经济和环境二者出发有利的粘合剂，因为这些材料易于获得同时不是毒性的，并相对于其它可能的添加剂在高导热系数以及低的成本方面提供良好的折衷。当所述添加剂是或者包含氧化铝时，已经证实尤其优选的是氧化铝粒子按比例由大于95wt%(更具体而言以97wt%或更高的比例)的α-氧化铝组成。如此可能避免了在粘合剂中基于丙烯酸或甲基丙烯酸或者它们的酯的聚合物组分的过早的交联或凝胶化；所述交联或凝胶化可发生于混合组分本身中，并导致粘度的快速升高。当考虑高α-氧化铝比例时，所得的混合物继续保持杰出的可加工性。与之成对比，对于基于丙烯酸或甲基丙烯酸的酯的聚合物，已经发现当Y-氧化铝或氧化铝的比例上升至至少5被％时，恰在将该添加剂引入熔体中的阶段存在聚合物的凝胶化或交联，这意味着所得的粘合剂不再能成型或作为均匀层施用。基于实验研究的结果，认为根据本发明的效果源于较低水平的α -氧化铝与聚合物相相互作用(相对于β_氧化铝和Y-氧化铝)，这意味着未形成由多个聚合物分子构成的高级网络(superordinate network)。基于氧化招粒子(对应于α _氧化招含量大于95wt%)的总质量，Y-氧化铝(和/或，可能的氧化铝)的质量分数小于5#%时，不可能形成在整个粘合剂体积内渗滤的网络，因此避免了完全的凝胶化。如此可能避免在导热性压敏粘合剂中基于丙烯酸或甲基丙烯酸或者它们的酯的聚合物组分的过早的交联或凝胶化；所述过早的交联或凝胶化可发生于混合组合(assembly)本身中，并导致粘度的快速升高。当考虑高α _氧化铝比例时，所得的混合物继续保持杰出的可加工性。在此上下文中存在其中粘度升高问题是尤其严重的某些粘合剂体系，因为在这些体系中聚合物基体的凝胶化尤其容易发生。因此，对于这种易于凝胶化的粘合剂，应用本发明概念已经显现为尤其有利的。例如，后续的凝胶化对于包含游离酸基团或游离羟基的聚合物尤其成问题，因为在所述聚合物中与氧化铝的相互作用尤其强烈。本发明的有利效果因此在这些体系的情形中也是尤其有利的。在下面情形中常常发生凝胶化当聚合物组合物由至少弱酸性的单体单元(例如丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、它们的酯及其衍生物)，尤其当这些单体单元在聚合物组合物中存在高的含量(至少50wt%，基于粘合剂的聚合物部分的质量)时。当目的是制造具有尤其高的粘度的粘合剂时主要采用这种聚合物组合物。因此，本发明概念针对具有这种组成的高粘性粘合剂也是尤其有利的。当聚合物组合物的基础聚合物具有至少500 000g/mol、更具体地大于I 000000g/mol的高平均分子量Mw时，也发生快速凝胶化，因此本发明在这种粘合剂的情形中同样也是尤其有利的。此外，导热组合物是尤其适宜的，若导热添加剂的材料的导热系数大于IW/(m*K)、更具体地大于low/ (m*K)、优选地大于25W/ (m*K),或者甚至大于100W/ (m*K)。这确保了即使包含低水平的添加剂时导热组合物也允许高水平的热传递。导热添加剂在粘合剂中的比例因此可保持低的，从而·可能实现高粘性的粘合剂。在此上下文中，尤其有利的是，导热添加剂在粘合剂中的含量是至少5体积％且不大于70体积％，更具体而言是至少15体积％且不大于50体积％，各自基于导热添加剂在粘合剂中的体积。在氧化铝粒子的情形中，非常有利的是，它们在高度粘性的导热性粘合剂中的含量是至少20被％且不大于90wt%，基于氧化铝粒子在压敏粘合剂中的质量。对于氧化铝粒子，40wt%至80wt%的量代表尤其良好的折衷。采用前述的添加剂量,确保了导热组合物总体允许从热源(heat source)至冷源(heat sink)的快速热传递。这在一方面归功于所述粘合剂的高导热系数，而且另一方面归功于聚合物基体的内部内聚力水平在这些条件下是足够高的，甚至在机械负荷下仍能提供可靠的与热源表面和冷源表面的热接触。然而，此外，在以至少2(^丨％且不大于40wt%的含量包含氧化铝粒子的那些导热性粘合剂中(尤其是当要实现具有特别高粘合性能的粘合剂时)也可以是有利的，或者在以至少80wt%且不大于90wt%的含量包含氧化铝粒子的那些导热性粘合剂中(尤其当要求特别高的导热系数时)也可以是有利的。此外，有利的是粒子的平均直径为2μπι至500μπκ更具体而言2μπι至200μπκ或者甚至40 μ m至150 μ m。作为这种添加剂设计的结果，与热源和与冷源的热接触实际上得到了更进一步的改善，因为该粒子一方面足够小的从而精确地符合热源和冷源的表面形状，而另一方面足够大的从而获得高导热系数并且不有害地总体影响导热组合物的内部内聚力。可感应加热的材料作为可感应加热的材料，不但可使用片状结构(更具体而言导电层)而且还可使用用于该目的的本身在现有技术中是已知的种类的颗粒状物质(粒子)。然而，在导电粒子的情形中，当产生场用于加热时，再次发生迁移，其后果是增大的击穿电阻问题再次出现。导电层被认为是至少一种具有导电性(电子和/或空穴)的材料的任何层，所述导电性在23° C为至少lmS/m，从而允许电流在所述材料中流动。具体地，这种材料为金属、半金属和其它金属材料，以及还可能为低电阻的半导体。因此，导电层的电阻一方面足够高，以允许当电流在层中流动时加热所述层，但是另一方面对于通过所述层实际上确立起来的电流而言又足够低。作为特殊情况，只要有低频率的交流电流，具有低磁阻(从而具有高导磁性或导磁率)的材料(例如铁氧体)的层也被认为是导电层，尽管点阵经常具有相对高的电阻，所以，加热在这里经常仅用倾向于相对高的交变磁场频率实现。优选使用例如导电片状材料(片状结构)，因为这些材料可用低频加热，得到较高的磁场穿透深度并得到较低的设备成本。这些导电片状结构的厚度优选小于100 μ m、更具体而言小于50 μ m、尤其小于20 μ m，因为随着导电片状结构的厚度下降，胶带变得更挠性，更具体而言在非常低的厚度时获得足够的击穿电阻。因此，尤其有利的是，可热活化加热材料是导电片状结构，更具体而言导电层。所述结构在至少一面，更具体而言两面涂覆有根据本发明改性的热可活化粘合剂。这产生杰出的击穿电阻。在一种有利的实施方案中，热活化可粘合片状元件的导电层的层厚度为小于20μπκ更具体而言小于10 μ m，从而以尤其简单的方式限制其加热速率。此外，所述片状元件可具有另外的热活化粘合的粘合剂层。这种片状元件，作为双面可粘合片状元件，尤其适用于将两个粘合基底彼此接合。
同时，此外，该导电层也优选为磁性的，更特别为铁磁性的或顺磁性的。尽管预期在所述材料中除了涡流感应之外，还存在磁滞损失导致的加热，因而总体加热速率将较高，但是相反，真实观察到的是，与本身无磁性但为电流良导体的材料如铜或铝相比，甚至作为电流良导体的磁性材料如镍或磁钢都具有较低加热速率。因此，通过使用传导电流的磁性材料，可更容易控制加热以及可减少在粘合层外面的加热效果的发生。此外，有利的是导电层的电导率大于20MS/m(其可通过使用例如铝来实现)、更具体地大于40MS/m(其可通过使用例如铜或银来实现)，各自在300K测定。如此可能实现产生高的粘结强度所要求的充分高的粘合层温度，而且还可能实现均匀的穿透加热，即使在非常薄的片状元件中也是如此。出乎预料地观察到由于感应的涡流，加热随着导电率增大而提高，而并不如预期那样加热随着电阻增大而提高。片状元件构造对于本说明书的目的而言的片状元件被认为具体地涵盖具有基本上片状延伸的所有常规和适合的结构。这些结构允许二维粘合以及作为胶粘片材、胶带、胶粘标签或成形模切物(shaped diecut)可采取各种形式，更具体地可为柔性的。片状元件可设计为切成尺寸(cut-to-size)片状元件的形式，使其形状适应粘合区的形状，从而降低了粘合基底在感应加热期间遭受热损伤的风险。在本申请意义上，片状元件各自具有两个侧面，前面和后面。术语〃前面〃和〃后面〃在这里是指平行于片状元件的主要尺寸(二维范围，主要延伸面)的片状元件的两个表面，以及仅用于区分布置在片状元件相对侧上的这两个面，而不是选择确定两个面的绝对三维设置的术语；即，当相应地后面形成在三维上位于前面的片状元件的侧面时，相应地，前面也可构成在三维上位于后面的片状元件的侧面。这种热活化可粘合片状元件将与粘合基底粘合。为此目的，在它的两个侧面的至少一个上，实际上优选在两个侧面上，所述片状元件具有热活化粘合的粘合剂。热活化粘合的粘合剂均为在高温热粘合并且在冷却后得到机械上牢固连接的粘合剂。所述粘合剂通常以粘合剂层的形式存在。更具体地，层是片状设置的具有整体功能的系统，其在一个空间指向(厚度或高度)上的尺寸显著小于在限定主要尺寸的两个其它空间指向(长度和宽度)上的尺寸。这种层在形式上可为紧密的或穿孔的，以及可由单一材料组成或由不同材料组成，特别是当这些材料促进所述层的整体功能时。层可具有不同的厚度，或者在整个二维范围上具有恒定厚度。而且，当然，层也可具有不止一种单一的功能。在本发明的上下文中，待粘合的片状元件有利地包含至少两个不同的层，这些层为至少一个导电层和至少一个热活化粘合的粘合剂层。所述至少一个导电层原则上可具有任何适合的设计-例如，在整个面积上紧密的薄层或者穿孔的(例如，呈点阵的形式)薄层。导电层的层厚优选小于50μπι，更特别为小于20 μ m或者甚至小于10 μ m。所述点阵使得可能以相对简单的方式将加热速率限制在上限(upward end)。导电层可由所有常规和适合的材料组成，例如铝、铜、金、镍、μ合金(Mu-metal)、阿尔尼科合金、透磁合金、铁氧体、碳纳米管、石墨烯(graphenes)等。同样,在此情形中的导电层也优选为磁性的，更特别为铁磁性的或顺磁性的。在此情形中的导电层的电导率有 利地为大于20MS/m (对应于小于50m Ω mrnVm的比电阻)，更具体地大于40MS/m (对应于小于25mΩ · mm2/m的比电阻)，各自在300K测定。除了所述的至少一个导电层之外，片状元件当然还可具有其它导电层；这些层可与至少一个导电层相同或不同。总的来说，所述热活化可粘合片状元件可具有任何适合的设计。因此除了上述的两个层之外，所述片状元件可包含其它层，例如永久载体或临时载体。而且，可将所述片状元件设计成仅在它的两个侧面中的一个上可粘合或在两个侧面上均可粘合，例如呈单面可粘合或双面可粘合胶带的形式。在双面可粘合的情况中，所述片状元件具有至少一个另外的粘合剂层，所述另外的粘合剂层可与所述至少一个热活化粘合的粘合剂层相同或不同。因此，另外的粘合剂层可包含例如热活化粘合的粘合剂或者甚至压敏粘合剂。为了获得足够的击穿电阻，热可活化粘合剂层应有利地是至少10 μ m厚，优选厚度为2(Γ50 μ m,从而确保足够的击穿电阻以及足够的粘合强度。与之成对比的是，对于尤其强的粘结50-200 μ m的厚度是有利的。在本发明的片状元件的一种有利的实施方案中，其特征在于，·片状元件的厚度小于70 μ m、更具体而言小于50 μ m、尤其小于30 μ m, 和/或导电片状材料的厚度小于30 μ m,更具体而言小于20 μ m,尤其小于15 μ m,·且优选地，在产生粘结之后，通过借助磁感应加热胶带，在与聚碳酸酯的静态剪切试验中的粘结强度大于400N/cm2。此外，有利的是，导电片状材料的两面涂覆有热可活化粘合剂，从而确保足够的击穿电阻。方法本发明还提供将热活化可粘合片状元件粘合至具体种类的粘合基底的方法。这些粘合基底可原则上由任何可借助热可活化粘合剂进行粘合的材料制成(因此，具体地，其经受住在所述方法中使用的温度)。待粘结的材料可以是相同或不同的。尤其有利的是，使用本发明的方法来将两个相同或两个不同的塑料彼此粘合。在第一种形式中，所述方法的特征在于使用本发明的片状元件。使用本发明的热可活化片状元件在其中这些片状元件以大于50° C、更具体地大于100° C进行加热的方法中是有利的。本发明胶带尤其适用于高的加热速度，因为鉴于它们的导热系数它们能导出过量的热量，因此局部过热的风险低(参见上文)。因此由于较好的热分布，可实现更好的加热速度。里途本发明的片状元件优选用于电子设备(如消费电子设备、娱乐电子设备或通讯电子设备领域中的那些)的子组合件的粘合(例如，用于移动电话、PDAs、便携式电脑和其它计算机、数码相机、显示设备如显示器、数字阅读器或有机发光二极管显示器(OLEDs)，以及用于太阳能电池模块如电化学染料太阳能电池、有机太阳能电池或薄膜电池)。在本发明上下文中，子组合件为在电子设备中使用的所有组成部分及其集合，例如电子部件(分开的和集成的部件)、包装部件(casing parts)、电子模块、天线、显示阵列(display arrays)、防护屏、占用的和/或未占用的电路板等。 本发明的片状元件可使用常规用于感应加热的感应加热装置(感应器)实施。感应加热装置(感应器)预期包括所有常规和适合的设置，换句话说，例如，线圈、导体环(conductor loops)或导体,交流电流流过这些设置，以及这些设置由于流过它们的电流产生适当强度的交变磁场。因此，加热所需的磁场强度可由例如具有适当数目的线圈匝数和线圈长度的线圈设置(相应的电流流过所述线圈设置)以点感应器(point inductor)的形式提供。可将这种点感应器设计成不含铁磁芯，或者这种点感应器可具有芯，所述芯例如由铁或压制铁氧体粉末制成。可将初步组合件直接暴露于这样产生的磁场。当然，可选择地，也可将上面的线圈设置布置为在磁场变换器的初级侧(primary side)上的初级绕组，在磁场变换器的次级侧上，次级绕组提供相应的较高电流。结果，由于较高的电流，设置在初步组合件周边区域中的实际激励线圈可具有较低数目的匝数，而不会因此而降低交变磁场的场强。当初步组合件在感应加热期间经受压制压力时，这还需要压制设备。使用的压制设备可为适于施加压制压力的所有设备，例如不连续操作压机如气动压机或液压机、偏心压机、曲柄压机、肘杆式压机、螺旋平板机等，或者连续操作压机如压辊。所述压制设备可作为单独单元提供或者可与感应器联合存在。例如，优选使用包含至少一个压力冲杆元件(其也具有感应加热装置)作为第一压制工具的压制设备。结果，可使感应场非常接近于待形成的粘合位置，并因此也可将感应场在三维上限制于此粘合位置的区域。结果使用本发明的片状元件，可借助感应加热以高的循环速度杰出地实现两个基底彼此粘合、更具体而言塑料/塑料粘合，同时避免了现有技术的缺点。出乎预料地发现本发明片状元件的粘合强度优于使用现有技术的胶带进行的已知的粘合。使用本发明片状元件，可能将(感应加热期间形成的)热量更有效地从导电片状结构(可感应加热的材料)和/或从导热添加剂导出，从而降低了局部过热的风险并允许实现更快的加热速度。实验研究为了测定含有导热性辅料的粘合剂的导热系数，进行根据ISO草稿22007-2的方法(试样厚度片状加热元件的两面上IOmm)。粘合强度在动态拉伸剪切试验中以基于DIN 53283的方法在23° C以lmm/min测试速度测定。
用导热组合物获得的压敏粘合剂片状元件的电击穿电阻根据VDE 0100测定。所用的热可活化粘合剂如下
以下填料选择用于提高导热系数
权利要求
1.片状元件，其包含至少一种热可活化粘合剂、至少一种可感应加热的材料和至少一种导热性填料，其特征在于所述填料的材料具有至少O. 5W/(m*K)的导热系数。
2.权利要求I的片状元件，其特征在于所述导热性填料的材料是非导电的。
3.前面权利要求中任一项的片状元件，其特征在于所述导热性填料以填料粒子的形式使用和/或包含填料粒子。
4.权利要求3的片状元件，其特征在于所述填料粒子是由比例大于95wt%的α-氧化铝组成的氧化铝粒子。
5.权利要求4的片状元件，其特征在于所述氧化铝粒子的比例，基于所述热可活化粘合剂与所述填料，在20wt%至90wt%范围内，更具体而言在40wt%至80wt%范围内。
6.权利要求3至5中任一项的片状元件，其特征在于所述填料粒子是每单位质量比表 面积为I. 3m2或更小、更具体而言I. Om2或更小的初级粒子。
7.权利要求3至6中任一项的片状元件，其特征在于所述初级粒子的比例，基于所述热可活化粘合剂与所述填料，在5体积％至70体积％范围内，优选在15体积％至50体积％的范围内。
8.前面权利要求中任一项的片状元件，其特征在于所述填料粒子的平均直径是至少Iμ m,优选2 μ πΓ500 μ m,非常优选2 200 μ m,极其优选40 μ πΓ 50 μ m。
全文摘要
本发明涉及表面元件，其包含至少一种热可活化粘合剂化合物、至少一种可感应加热的材料和至少一种导热性填料，其特征在于所述填料的材料具有至少0.5W/(m*K)的导热系数。
文档编号C09J11/04GK102762681SQ201080064370
公开日2012年10月31日 申请日期2010年12月7日 优先权日2009年12月21日
发明者H.K.安格尔丁格, J.格鲁瑙尔, K.凯特-特尔根布舍 申请人:德莎欧洲公司