具有改善的耐湿热性的粘合的制作方法

文档序号:12406078阅读:232来源:国知局

本发明涉及一种具有底侧和顶侧的潜在反应性胶粘膜,其中所述顶侧和/或底侧经过等离子体处理;本发明还涉及此处所述的潜在反应性胶粘膜用于在两块基底之间形成具有改善的耐湿热性的粘合的用途;并且本发明涉及一种层压件,该层压件包括第一基底、含此处所述的潜在反应性胶粘膜的双面胶粘制品以及第二基底;并且最后本发明涉及一种用于粘合两块基底的方法。

现有技术

在现代消费类电子产品中,具有极低的支柱宽度的构件被彼此粘合。由于支柱宽度低,常使得压敏胶粘带的粘合强度不足,从而在这种情况下须求助于可替代的体系。为此提供部分反应性液体胶粘剂。然而,液体胶粘剂的使用同样具有缺点,例如其与显著的异味有关联。此外,液体胶粘剂难以处理。

在这种背景下,现有技术描述了可热活化膜(HAF)的应用。但是,由于正是在消费类电子产品的领域还必须使热敏基底彼此粘合,因而需要提供甚至在很低温度(T<100℃)也能加工的HAF体系。

WO 2013/127697为此提出了根据其独立权利要求的前序部分的潜在反应性胶粘膜。WO 2013/127697的潜在反应性胶粘膜将由阳极化的铝制成的构件与由塑料制成的构件粘合并解决了所述现有技术中的问题,特别是解决了常规的压敏胶粘带和液体体系的问题。WO 2013/127697同时描述了借助于潜在反应性胶粘膜所获得的粘合还可以经受住特定的湿热储存(Feucht--Lagerungen)。然而,在特别潮湿的条件下(例如出现在热带区域中),特别是在高温并且在特别高的空气湿度的长期影响下,WO 2013/127697的潜在反应性胶粘膜的粘合稳定性有时会不足。因此,本发明的发明人发现,在特别湿热的条件、于高负载的情况下其会出现粘合的断裂。例如,当消费类电子产品领域中的设备如移动电话碰撞到坚硬的地面上时, 会出现这种情况。

发明目的

因此,仍然存在对用于粘合物体的改进体系的需求,其中所述粘合确保了在湿热条件下、并且甚至在突然间施力的情况下的稳定性的提高。

为了解决所述技术问题,本发明提出潜在反应性胶粘膜的顶侧和/或底侧的等离子体处理。用于增强压敏胶在基底上的粘合性的方法是现有技术已知的。例如,WO2012/152715A1公开了一种通过等离子体处理来提高相应的压敏胶的粘合性的方法。然而,在此WO2012/152715受限于以下发现,即,例如基于丙烯酸酯的压敏胶的粘合性在将其粘合至基底上后立即得以改善。作为所述观察结果的背景,WO2012/152715举出,特别是丙烯酸酯类需要相对长的时间(通常数天)来获得粘合的最终强度。

相对于其中未经上述等离子体处理的潜在反应性胶粘膜的粘合,具有经等离子体处理的顶侧和/或底侧的潜在反应性胶粘膜的设置能够以简单的方式实现明显改善的耐湿热性。

这种情况下,特别令人惊奇的是,此处所使用的潜在反应性胶粘膜(下文也被称为“低温HAFS”或“LTR-HAF”)不仅允许所述粘合的耐湿热性的改善,而且还保证了粘合强度明显更快地恢复到在正常条件下观测到的值。换句话说,重新调节时间(Rekonditionierungszeit)明显缩短的情况是,潜在反应性胶粘膜被用来粘合两块基底,即粘合塑料和尤其是铝,特别优选具有由阳极化的铝所制成的表面的铝,,其中所述潜在反应性胶粘膜的顶侧和/或底侧经过等离子体处理。



技术实现要素:

意料不到地发现,包含热塑性组分和含有异氰酸酯的组分的潜在反应性胶粘膜极其适合用来粘合两个基底,例如阳极化的铝与塑料并且使得所述粘合具有改善的耐湿热性,前提是在粘合之前对所述潜在反应性胶粘膜进行等离子体处理,其中所述热塑性组分的熔融温度T(熔融)为35℃≤T(熔融)≤90℃,更特别为40℃≤T(熔融)≤60℃,并且所述热塑性组分包含能够与异氰酸酯反应的官能团;所述含有异氰酸酯的组分以颗粒的形式,即颗粒状地分散在所述热塑性组分中并在颗粒表面区域中基本钝化,其中所述颗粒的起 始温度T(起始)为40℃≤T(起始)≤100℃,特别为45℃≤T(起始)≤75℃,并且其中T(起始)≥T(熔融)。因此,在热压制后,例如铝和塑料所需的粘合强度不仅在湿/热储存(Feucht/-Lagerung)之前和之后存在,而且该粘合强度还在这样的储存期间保持出人意料的好。

此外,意料不到的是,通过使用本文所述的经等离子体处理的胶粘膜还明显缩短了在环境的温度和湿度再次恢复惯常值之后所述粘合为了达到其初始的粘合强度所需的时间段(重新调节时间段)。

在这里,T(熔融)是热塑性组分的熔融温度,并且T(起始)是分散在热塑性组分中的颗粒的异氰酸酯基团能够与热塑性聚氨酯的官能团反应的温度。

这种潜在反应性胶粘膜优选基于得自聚氨酯水分散体的所谓的1K潜在反应性聚氨酯,优选为Bayer AG的潜在反应性胶粘膜包含热塑性组分和含有异氰酸酯的组分,所述热塑性组分具有熔融温度T(熔融)并包含能够与异氰酸酯反应的官能团,所述含有异氰酸酯的组分以颗粒的形式(优选地,粒度分布d50<50μm,更具体为<15μm)分散在热塑性组分中并且在颗粒表面区域中基本钝化。所述颗粒具有起始温度T(起始),其中T(熔融)≤T(起始)。T(熔融)为35℃至90℃,优选为40℃至60℃。T(起始)为40℃至100℃,优选为45℃至75℃。潜在反应性胶粘膜在室温优选为非粘着性的,以确保良好的(再)定位能力,如在加工操作中对于其它HAF体系已经确立的。

特别优选地,T(熔融)<T(起始),因为以此方式能够可靠地防止在幅面形式的胶粘制品的制造期间交联反应的不希望的触发。

作为热塑性组分,优选使用以OH和/或NH2基团官能化的化合物。非常优选地,热塑性组分包含至少一种半结晶的聚酯型聚氨酯。

潜在反应性胶粘膜优选包含阴离子的,高分子量聚氨酯分散体作为具有熔融温度T(熔融)(35℃≤T(熔融)≤90℃,更具体为40℃≤T(熔融)≤60℃)并包含能够与异氰酸酯反应的官能团的热塑性组分,所述阴离子的,高分子量聚氨酯分散体例如为以下形式:来自上述Dispercoll U家族的可商购产品,例如Dispercoll U53、Dispercoll U54、Dispercoll U56、Dispercoll U 8755、Dispercoll U XP 2815、Dispercoll VP KA 8758、Dispercoll U XP 2682、Dispercoll U XP 2701、Dispercoll U XP 2702、Dispercoll U XP 2710和/或Dispercoll BL XP 2578(Dispercoll是Bayer AG的注册商标)。

潜在反应性胶粘膜还优选包含甲代亚苯基二异氰酸酯化合物(Toluylen-diisocyanat-Verbindungen)(TDI化合物),例如Dispercoll BL XP 2514(TDI二聚体)和/或Aqualink U(封端TDI二聚体(blockierte TDI-Dimer)的分散体)和/或异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI),例如Aqualink D(封端IPDI三聚体(blockierte IPDI-Trimer)的分散体)作为含有异氰酸酯的组分,其以颗粒的形式,更特别为经精细粉碎的形式分散在热塑性组分中并在颗粒表面区域中基本钝化。二异氰酸酯例如以相应的潜在反应性固体异氰酸酯的水悬浮液的形式使用。Aqualink可得自Aquaspersions公司。具体地,与作为热塑性组分的阴离子的,高分子量聚氨酯分散体(例如所述的Dispercoll U产品)组合,前述二异氰酸酯产品可用作交联剂组分。

潜在反应性胶粘膜还可包含其它制剂成分。这些成分包括增稠剂、湿润剂、消泡剂、填料(例如,导热填料)、颜料、催化剂、老化抑制剂、光稳定剂,和用于确立特定胶粘性质的其它聚合物。特定胶粘性质可例如通过混合无定形聚合物(例如,聚醚型聚氨酯或者聚丙烯酸酯)的水分散体和/或通过混合树脂水分散体(尤其是基于松香酯)确立。

意料不到地,具有至少一个符合上面的定义的潜在反应性胶粘膜如优选的Dispercoll U的层的胶粘制品适于阳极化的铝和塑料的胶粘,尽管聚氨酯基础材料得自水分散体并且因此所述体系可具有额外的水,其实际上将不可避免地不利于胶粘的稳定性和持久性。

在本发明制品的情况中,使用至少一层潜在反应性胶粘膜,层厚为至少10μm至至多500μm,优选为至少20μm至至多250μm。

本发明制品为双面胶粘制品。这种包含至少一个潜在反应性胶粘膜的制品最简单地以单层形式使用,施用在可再次拆卸(临时性)的载体材料上。适当的临时载体材料为所有的剥离箔和剥离纸,其是现有技术所公知的并且在一个或者两个侧面上配有剥离层。优选硅化纸。也可使用两个可再次拆卸的载体材料层片,胶粘膜的正面和背面均加衬,即使制品不为卷绕形式。

包含至少一个潜在反应性胶粘膜的制品也可包含其它载体材料,其甚至在粘合后仍然保留在制品中(永久载体)。为此目的,箔和纸同样是适合的,而且平纹棉麻织物(Gelege)、织物(Gewebe)和针织物(Gewirke)也适合。在每一情况中,这些载体材料的表面可彼此独立地经化学预处理(底漆,等离子体)和/或物理预处理(光晕、火焰、等离子体),以使潜在反应性胶粘膜能够 特别有效地锚定在载体材料上。优选非织造布。永久载体层片减少在挤压条件下部分胶粘膜在熔融状态中从粘合层横向挤出的任何倾向(在这点上,参DE 10 2009 006 935 A1)。

在这种优选情况中,作为非织造载体网使用的是包含单根纤维的片状结构。在这种背景下,可使用根据DIN EN 29092标准限定的所有的非织造网。非织造网包含松散地共同铺置的纤维,其仍然不彼此接合。强度来自于固有的纤维粘合。在加固和非加固的非织造布之间也具有区别。纤维按统计学分布。非织造布可通过纤维材料差异化。使用的纤维材料可为矿物纤维如玻璃、矿棉或者玄武岩、动物纤维如蚕丝或者羊毛、植物纤维如棉花、纤维素、化学纤维如聚酰胺、聚丙烯、聚苯硫醚、聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚四氟乙烯、芳族聚酰胺或者聚酯,或者前述物质的混合物。纤维可通过针刺或者水射流机械加固,通过添加粘合剂化学加固,或者通过在适合的气流中、在加热辊之间,或者在蒸汽流中软化热加固。

在本发明的一种非常优选的实施方式中,使用基于纤维素的非织造布。非织造布的基重优选为4-100g/m2,更优选为10-70g/m2。这种非织造布例如可从Glatfelter公司商购。这些非织造布的厚度优选为20-100μm,非常优选为30-60μm。

具有永久载体的胶粘制品可携带具有不同厚度的潜在反应性胶粘膜层,和/或优选地,在正面和背面上携带具有不同种类的潜在反应性胶粘膜层。在使用不同潜在反应性胶粘膜层的情况下,它们二者均符合上面阐述的潜在反应性胶粘膜的要求。在使用这种体系的情况下,胶粘层中的一个也可不为潜在反应性的,而例如为热塑性的、热可活化的和/或粘着性的。

包含至少一个潜在反应性胶粘膜的制品也可以以双层或者多层的并且不含永久载体的形式使用。至少最上面的和最下面的层为潜在反应性胶粘膜层,其中该层在厚度和/或类型方面可不同。在使用不同的潜在反应性胶粘膜层的情况下,它们二者均符合上面阐述的潜在反应性胶粘膜要求。

包含永久载体的多层胶粘制品的厚度可为50μm-1000μm,优选为75μm-300μm。

本发明的潜在反应性胶粘膜以及包括至少一个潜在反应性胶粘膜的层的胶粘制品可以以幅面的形式批量生产为卷材、片材、或者模切件(或冲压制品)。潜在反应性胶粘膜在室温优选为非粘着性的,这是因为这样所述材 料能够甚至在不含临时载体的情况下也非常有利地批量生产(例如,被冲压)和能够被提供用于进一步加工操作。然而,粘着性的实施方式也是可想到的。

制备潜在反应性胶粘膜的制剂的方法描述在例如WO 99/29755 A1或者EP 1 172 390 A1中。存在的困难是,必须选择用于水分散体的干燥条件,使得潜在反应性胶粘体系在这些前提条件下尚且不启动。对于进一步的细节和提出的解决方案,参见2007,51(6),16-21。用于制造潜在反应性胶粘膜的一个可行方案是如WO 99/29755 A1中所述的将水分散体施用至临时或者永久载体。这种施用在此借助刮刀或者喷嘴常规地进行。然后干燥。干燥可在强制循环系统中或者在干燥通道中进行。被称为悬挂干燥的技术是特别有利的,且没有描述在本说明书中,其中幅面折曲地挂在呈两行(一行在另一行之上偏移)排列的杆周围,由此实现在干燥期间的有效空间利用,而同时在干燥器中停留时间长和仍然涂布速度高。悬挂干燥的更详细的描述可参见EP 2151484 A1。

然而,在本发明的范围内发现了一种制造面状元件的方法,其中所述面状元件包括至少一个胶粘层和至少一个临时载体或者包括至少两个胶粘层和至少一个永久载体,其中所述至少一个胶粘层是由潜在反应性制剂(Formulierung)构成的潜在反应性胶粘膜,所述成分包括热塑性组分和含有异氰酸酯的组分,其中所述热塑性组分包含能够与异氰酸酯反应的官能团,所述含有异氰酸酯的组分呈颗粒状地分散在所述热塑性组分中并在颗粒表面区域中基本钝化,特别地,当所述面状元件要被用来粘合阳极化的铝和塑料时是特别有利的,所述方法包括以下步骤:

将所述潜在反应性制剂特别由水分散体干燥,具体地喷雾干燥;

b1)用在步骤a)中获得的粉末通过热熔、挤出或压延工艺由熔体涂覆临时载体或永久载体;或

b2)用在步骤a)中获得的粉末通过热熔、挤出或压延工艺由熔体涂覆临时载体,然后向如此获得的潜在反应性胶粘膜粘贴永久载体材料;

并且对于永久载体的情况

c)使用相同或其它潜在反应性制剂、要么通过针对永久载体的第二侧重复步骤b1)或b2)要么通过直接或间接施用第二非潜在反应性粘合剂,来涂覆所述永久载体的相对的侧,

其中在等于所述潜在反应性制剂的起始温度或低于该起始温度的温度 实施所有的步骤,其特征在于,在40℃至100℃的温度,特别是在45℃至75℃的温度实施所述方法。

T(起始)和T(熔融)之间的温度差为优选5K或更高。

对于干燥,喷雾干燥是特别优选的,因为以这种方式同时获得了粉末形式的潜在反应性制剂。其它干燥方法也是可以的,在这之后有利地进行经干燥的制剂的粉末化或造粒。

在特别有利的用于制造包括至少一个潜在反应性胶粘膜层的胶粘制品的变型中,通过喷雾干燥使最初含水的聚氨酯制剂不含水。在低于反应性体系的起始温度的温度,即当所述起始温度为50℃或更高时在45℃,或者当所述起始温度为55℃或更高时在50℃,由熔体涂覆如此获得的粉末。为此,提供螺杆挤出机作为传送元件,其通过固体配料机被供给例如作为粉末存在的经干燥的聚氨酯制剂或由熔化桶(Fassschmelze)供给经干燥的聚氨酯制剂。所述熔化桶和螺杆挤出机的温度在传送时始终低于反应性体系的起始温度,确切地说,例如当所述起始温度为50℃或更高时该温度为45℃,或者例如当所述起始温度为55℃或更高时该温度为50℃。

对于涂覆,通常可将接触式和非接触式的方法区别开来。对于挤出涂覆,优选使用挤出喷嘴(宽缝喷嘴(Breitschlitzdüse)),其中实现了膜的形成。这个过程被涂料喷嘴内部的喷嘴设计所影响。所使用的挤出喷嘴来自于以下三大类之一:T型喷嘴、鱼尾喷嘴和弧型喷嘴(Bügel-Düse)。各种类型的不同之处在于它们的流体通道的形状。对于要制造双层或多层的胶粘制品的情况,还可使用共挤出喷嘴(Coextrusionsdüsen)。以这种方式可实现本发明范围内的所有层厚。

在一项优选的实施方式中,在喷嘴出口后于临时载体、例如硅化剥离纸上进行涂覆。在涂覆过程中可拉伸潜在反应性胶粘体系。这种情况下,特别地,拉伸程度由喷嘴缝隙和膜厚的比例决定。拉伸总是发生在待涂覆的载体材料上的热熔胶粘膜的层厚小于所述喷嘴缝隙的情况下。

涂覆温度高于聚氨酯的熔融温度,但是低于反应性体系的起始温度。

为了改善在临时载体上的锚固,可以有利的是,以静电的方式施加潜在反应性胶粘膜。

如果使用织物、平纹棉麻织物或者针织物形式,更特别为非织造布形式的永久载体,则将永久载体材料在涂布后粘贴到潜在反应性胶粘膜。所述操 作在低于反应性体系的起始温度的温度,并有利地在聚氨酯的熔融温度或者高于聚氨酯的熔融温度的温度,在热力中进行。因此,在粘贴之前加热所述潜在反应性胶粘膜可为必需的。这可例如使用IR辐射器或者加热辊进行。在使用载体非织造布的情况下,温度和粘贴压力的选择可用于改变穿透至载体非织造布的深度。

在使用永久载体的情况下,为了得到双面胶粘制品,有必要也向载体的第二侧面提供胶粘层。在载体材料的相对侧面上的涂布在第二步中进行。为此可类似于第一步的涂布来进行,其中然后将包含临时载体、潜在反应性胶粘膜和永久载体的第一涂层在热力中粘贴至第二涂层。可选择地,潜在反应性胶粘膜的第二涂层可直接发生在第一涂层的永久载体的另一侧上。再次,在载体非织造布(在使用的情况下)中的穿透深度可借助于温度和粘贴压力改变。这里适用的规则与用于第一粘贴的规则相同。

用于第二胶粘层的化合物可与用于第一胶粘层的化合物相同。也可使用另一潜在反应性胶粘体系或者使用压敏胶粘剂。适当的胶粘剂可根据待粘合的基底来选择。

最简单地,包括本发明的潜在反应性胶粘膜的胶粘制品由具有临时载体的胶粘层构造。如果使用永久载体,则需要至少两个胶粘层。除了这种最简单的构造,使用额外的胶粘层和/或载体层的任何其它组合均为可想到的。具体地,胶粘层中的每个均可用临时载体保护以便运输,直到加工。

本发明的用途涉及第一和第二基底的粘合。这种情况下,本发明的潜在反应性胶粘膜形成了具有改善的耐湿热性的粘合。所述第一基底优选为铝,特别为阳极化的铝,第二基底为塑料。特别优选的用途涉及例如阳极化的铝(例如E6EV1)和塑料的粘合。对于消费类电子产品的构件,塑料部件优选基于可通过注塑加工的塑料。这种塑料相应地包括例如ABS、PC、ABS/PC共混物、PMMA、聚酰胺、玻璃纤维增强的聚酰胺、聚氯乙烯、聚偏二氟乙烯、乙酸纤维素、环烯烃共聚物、液晶聚合物(LCP)、聚交酯、聚醚酮、聚醚酰亚胺、聚醚砜、聚甲基丙烯酰基甲基酰亚胺(polymethacryloylmethylimide)、聚甲基戊烯、聚苯醚、聚苯硫醚、聚邻苯二甲酰胺、聚氨酯、聚乙酸乙烯酯、苯乙烯丙烯腈共聚物、聚丙烯酸酯和聚甲基丙烯酸酯、聚甲醛、丙烯酸酯苯乙烯-丙烯腈共聚物、聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯,或者聚酯(例如,PBT、PET)。该列表不是穷尽性的。所述构件可呈现消费性电子用品的构件或者外 壳的制造所需要的每种任意形式。在最简单的形式中,它们是平面的。而且,然而,三维构件同样是完全惯用的。所述构件可采取多种功能中的任何功能,例如作为外壳、窗户,或者加强元件。特别优选地,所用的塑料为聚碳酸酯、PMMA,或者ABS。

本发明还相应地提供如权利要求14所限定的层压件。所述层压件包含

-阳极化的铝元件,

-具有至少一层潜在反应性胶粘膜的双面胶粘制品,所述潜在反应性胶粘膜包含热塑性组分和含有异氰酸酯的组分,所述热塑性组分具有熔融温度T(熔融),其中35℃≤T(熔融)≤90℃,更具体为40℃≤T(熔融)≤60℃,并且包含能够与异氰酸酯反应的官能团,所述含有异氰酸酯的组分呈颗粒状地分散于热塑性组分中并在颗粒表面区域中基本钝化,所述颗粒的起始温度T(起始)为40℃≤T(起始)≤100℃,特别为45℃≤T(起始)≤75℃,并且其中T(起始)≥T(熔融),和

-塑料基底。

塑料部件可已经被涂漆或者以其它方式涂布。用于塑料的表面官能化/改性的漆例如为抗反射涂料、抗指印涂料、抗划痕涂料,或者装饰印刷物(dekorative Bedruckungen)(称为后部印刷物(Backprints))。而且,塑料也可配有(无机)层,例如导电层。一种具体的这类导电层为氧化铟锡。这些漆和层在一些情况中是热敏的并因此本身已经必须使用可在低温加工的胶粘制品。

为了作为示例所列举的在电子消费品中的应用,通常将本文所述的胶粘膜的进一步加工成模切件。这些模切件通过激光切割法,通过平板式模切(Flachtbettstanzen),或者通过旋转模切制造。模切件通常具有阳极化的铝部件的尺寸,但是也可稍小些,以在粘合操作期间允许轻易挤出。

最简单地,在没有临时载体的情况下,将本文所述的胶粘膜的模切件例如使用镊子手工定位在第一基底如阳极化的铝部件上或者定位在待组装的构件之间。

在另一实施方式中,在第一基底如阳极化的铝上定位之后,将本文所述的胶粘膜的模切件用热源处理,由此提高模切件对阳极化的铝的附着。在最简单的情况中,使用的热源可为IR辐照器、烙铁,或者热板。对于这种操作,有利的是使模切件进一步配有临时载体材料,以防止胶粘膜附着至工具和/或热源。

在另一有利实施方式中,将所述第一基底如阳极化的铝部件放置于本文所述的胶粘膜的模切件上。所述放置在敞开的那面上进行。临时载体材料仍然位于背面上。然后使用热源将热通过阳极化的铝引入至潜在反应性胶粘膜中。这使得所述胶粘膜变得发粘,即粘性的,并且与附着至临时载体上相比更强地附着至阳极化的铝上。加热通过阳极化的铝进行。

一种优选的方案使用加热压机引入热。在这种情况中加热压机的压头(Stempel)例如由铝、黄铜,或者青铜制造,并在成形中通常使形状适应于金属部件的外形和/或模切件的尺寸。为了确保模切件在阳极化的铝部件上的精确定位,通常使用与待粘合的构件的外形相匹配的成形部件,由此防止滑动。在成形部件中的导销和相应的在具有至少一层潜在反应性胶粘膜的胶粘制品的临时载体材料中的导孔可用于确保在模切件和阳极化的铝部件之间的精确定位。其它定位选项是可想到的。在热活化之后,将在上面层压有具有至少一层潜在反应性胶粘膜的胶粘制品的阳极化的铝部件从成形部件移去。也可将整个操作转变成自动过程。

因此本发明还涉及根据权利要求15所述的用于粘合的方法,优选地,用于将阳极化的铝部件粘合至塑料部件的方法,该方法包括以下步骤:

a)在成形构件上固定塑料构件;

b)将待粘合的阳极化的铝部件与经等离子体处理的胶粘膜一起置于塑料构件上,所述经等离子体处理的胶粘膜包含热塑性组分和含有异氰酸酯的组分,所述热塑性组分具有熔融温度T(熔融),其中35℃≤T(熔融)≤90℃,特别为40℃≤T(熔融)≤60℃,并且包含能够与异氰酸酯反应的官能团,所述含有异氰酸酯的组分呈颗粒状地分散在所述热塑性组分中,并在颗粒表面区域中基本钝化,所述颗粒的起始温度T(起始)为40℃≤T(起始)≤100℃,特别为45℃≤T(起始)≤75℃,并且其中T(起始)≥T(熔融);

c)施加压力和温度,具体地,通过加热压机压头施加;

d)从成形构件除去经粘合的构件,

其中,可选择地,还可在步骤c)和步骤d)之间进行冷却。

在步骤c)中,施加压力和温度。这通过包含具有良好导热性的材料的加热压头进行。有利的材料的实例包括铜、黄铜、青铜和铝。然而,也可使用其它金属或者合金。而且,优选地,加热压机压头应采取金属部件的顶面的形状。这种形状再次可为二维或者三维形状。有利地,压力经气动缸施加。 然而,所述施加不需要一定通过空气压力进行。例如,还可行的是例如经主轴操作的机电执行器或者液压设备。而且,多次引入压力和温度可为有利的,以便例如通过串联或者旋转原理提高操作生产量。在这种情况中,加热压机压头不需要全部以相同温度和/或相同压力操作。而且,选择的压头接触时间也可不同。

等离子体处理

至关重要的是,对潜在反应性胶粘膜进行如本文所述的等离子体处理,之后使该胶粘膜的经等离子体处理侧与待粘合的基底接触。由此获得具有改善的耐湿热性的粘合。这是出人意料的,因为通常预计借助于等离子体处理通过官能化来使表面亲水化。亲水的经等离子体处理的表面原则上促进了水分子迁移进粘合界面的区域,从而可导致胶粘力的显著降低。而本发明的经等离子体处理的潜在反应性胶粘膜的情况并非如此。相反,根据本发明的胶粘膜的使用出人意料地在耐湿热性良好的前提下导致了高的粘合强度。

对于等离子体处理来说,优选借助于一个或者多个喷嘴将等离子体施加至所述胶粘膜的待处理侧,优选使用压缩空气或者N2来操作。如果还要对待粘合的基底表面进行等离子体处理,那么可以以同样的方式来进行基底的等离子体处理。也就是说,优选借助于一个或者多个喷嘴将等离子体施加至所述基底的待粘合侧,优选使用压缩空气或者N2来操作。

特别优选地,借助于旋转喷嘴来施加等离子体,特别优选使用压缩空气来操作。

现代间接等离子体技术经常基于喷嘴系统。这些喷嘴可具有圆形或者线性设计,这里不意图引入任何限制,有时使用旋转喷嘴。这种类型的喷嘴系统是有利的,因为它是柔性的并且固有地适用于单面处理。这种类型的喷嘴(例如来自Plasmatreat公司)在工业中广泛用于在粘合之前预处理基底。缺点是间接处理,其因为不放电而缺乏效率,并导致降低的幅面速度。而且,圆形喷嘴的常规设计尤其适用于处理窄幅产品,例如宽度为几个厘米的胶带。

各种等离子体发生器可在市场中得到,并且区别在于等离子体产生方法、喷嘴几何形状、和使用的气氛。尽管所述处理在它们的效率等方面有区别,但是基本效果通常是相似的并尤其经使用的气氛决定。等离子体处理可在多种气氛中进行,并且这种气氛也可包含空气。处理气氛可为各种气体的 混合物,特别选自N2、O2、H2、CO2、Ar、He和氨,其中也可掺杂水蒸汽或者其它组分。该实例清单不构成任何限制。

在本发明的一种有利实施方式中,以下纯的或者混合的工艺气体形成处理气氛:N2、压缩空气、O2、H2、CO2、Ar、He、氨、乙烯,其中也可添加水蒸汽或者其它挥发性组分。优选N2和压缩空气。

原则上,也可使呈气体(例如乙烯)或者液体(以气溶胶的形式雾化)形式的涂覆组分或者聚合组分与所述气氛混合。关于可使用的气溶胶几乎没有限制。涉及间接操作的等离子体技术特别适用于气溶胶,因为这里没有电极污染的风险。

由于等离子体处理的影响本质上是化学的,以及表面化学的变化非常重要,因此也可将上述方法描述为化学-物理处理方法。尽管细节可存在差别,但是本发明不意图强调任何特定技术,无论是在等离子体产生方法方面,还是在工程方面。

进一步优选依靠喷嘴头的旋转施用等离子体射流。然后使等离子体射流以预定角度呈圆形横穿基底,并有利地为胶带提供良好的处理宽度。在被给予适当前进速度的情况下,所述旋转导致处理射流反复地横穿相同位置,并因此自动地实现重复处理。

在等离子体处理的一个同等优选的变型中,使用固定的等离子体射流,而不使用任何旋转喷嘴。

在同等优选的等离子体处理中,使用多个喷嘴的横向布置(如果需要的话,偏置(versetzt))在足够的宽度上提供处理,没有缝隙并有一些重叠。这里的缺点是喷嘴的所需数目,通常,需要使用2-4个非旋转圆形喷嘴,而非一个旋转喷嘴。

对于窄胶带的粘合,圆形喷嘴的设计通常是优选的。然而,线性喷嘴也是适合的。

在本发明的另一个有利实施方式中,处理距离为1-100mm,优选为3-50mm,特别优选为4-20mm。

进一步优选处理速度为0-200m/min,优选为1-50m/min,特别优选为2-20m/min。

特别优选依靠旋转喷嘴的通用处理,采用在喷嘴和需要处理的表面之间9-12mm的距离和在喷嘴和基底之间4-6m/min的相对横向运动。

当然,处理必须在一定范围内进行,在此范围内气体为反应性的,或者,相应地,在一定距离内进行(例如离喷嘴的距离),在此距离内气体维持反应性。在喷嘴的情况中,所述范围包括等离子体射流的有效范围。

表面的等离子体处理也可重复进行。

可以进行重复处理以实现希望的强度。在优选的旋转处理的情况中或者在一定程度上重叠的喷嘴布置的情况中,这总是发生。

需要的处理强度可例如经以下方法实现:在一个喷嘴下多次通过,或者布置串联的多个喷嘴。也可采用重复处理以更新处理。将所述处理中的至少一个分成多个单独的处理是另一种可能方式。

没有规定的时刻,但是在即将粘合之前的时刻是优选的。

在即将粘合之前处理的情况中,距离粘合的时序间隔可为<1秒,在粘合之前在线处理的情况中,它可为数秒至数分钟,在离线处理的情况中,它可为数小时至数天,以及在胶带的生产过程中处理的情况中,它可为数天至数月。

原则上,所述处理可通过重复处理以产生或者更新。

因此,在多次处理之间的时间间隔可为约0.1秒(在喷嘴的旋转期间)至最高约1年(当交付之前处理产品时,必要时在使用之前进行更新处理)。

所述处理可与粘合一起在线进行。

对于用于所述处理的单个喷嘴或者其它等离子体发生器的数目没有限制。

对于用一个或者多个等离子体发生器进行的单次处理的数目没有限制。

例如,可想到的是,使用特定等离子体发生器预处理所述表面,并在随后的时刻使用不同的等离子体发生器补充或者更新此处理。

此外,在表面用本文教导的方法处理之前,所述表面也可已经被火焰或者电晕预处理。例如,箔片或者塑料部件有时被制造者提供了物理预处理。

在本发明的一种变型中,等离子体通过等离子体喷嘴单元施用,同时将前体物质另外引入至工作气流中或者等离子体射流中。在这种情况中,冲击可在时间上错开或者同时进行。

常压等离子体(和依靠它的表面处理)显著不同于电晕放电(和依靠它的表面处理)。出于本发明的目的,如下文所详述的电晕放电也造成了“经等离子体处理的”表面。换句话说,亦可通过电晕放电来处理所述潜在反应性胶 粘膜的顶侧和/或底侧,从而获得经等离子体处理的顶侧和/或底侧。

将电晕处理定义为表面处理,其使用丝状放电并且其经两个电极之间的高交流电压产生,由此离散的放电通道冲击需要处理的表面,为此也参见Wagner et al.,Vacuum,71(2003),第417–436页。工艺气体可被认为是环境空气,除非另作说明。

几乎总是将待处理的胶粘膜置于电极和相对电极之间的放电空间中或者使其经过电极和相对电极之间的放电空间,这被定义为“直接”物理处理。在这里通常使呈幅面形式的胶粘膜在电极和接地辊之间经过。

具体地,术语“电晕”通常表示“介质阻挡放电”(英文是dielectric barrier discharge,DBD)。在这里电极中的至少一个包含电介质,即,绝缘体,或者具有电介质的涂层或者覆盖物。

将电晕处理的处理强度表示为以[Wmin/m2]计的“剂量”,其中剂量D=P/b*v,其中P=电功率[W],b=电极宽度[m],和v=幅面速度[m/min]。

有时也使用的另一个术语为“喷射电晕(ausgeblasenen Corona)”或者“单面电晕”。这与常压等离子体不相当,因为通常仅将不规则的放电丝与工艺气体一起“喷射”,并且稳定的、明确限定的有效处理往往是不可能的。

将“常压等离子体”定义为电活化的、均匀的反应性气体,其不处于热平衡中,压力接近于环境压力。在电场中的放电和离子化过程活化该气体并在该气体组分中产生高激发态。将使用的气体或者气体混合物称为工艺气体。原则上,也可将呈气体或者气溶胶形式的涂覆组分或者聚合组分与等离子体气氛混合。

术语“均匀的”表明不存在离散的、不均匀的放电通道冲击需要处理的基底的表面(即使这些可存在于产生空间中)。

“不处于热平衡中”的限制意味着离子温度可不同于电子温度。在热产生的等离子体中,这些将处于平衡中(为此也参见例如Akishev et al.,Plasmas and Polymers,Vol.7,No.3,Sept.2002)。

当常压等离子体用于表面的物理处理时,放电主要发生在与表面独立的空间中。然后使工艺气体经过所述空间并电活化,然后主要以等离子体的形式经过喷嘴到达该表面上。等离子体射流的反应性在排出后大部分随时间推移迅速降低:在空间方面,通常在数毫米至数厘米。排出的衰减的等离子体经常表示为英语术语“余辉(afterglow)”。排出的等离子体的寿命和其保留有 效性的距离取决于分子细节和等离子体产生的确切方法。

当处理不在放电的产生位置进行时,将这种类型的物理处理称为“间接”。所述表面的处理在大气压力或者在大气压力附近进行,其中在放电空间中的压力却可升高。

然而,也存在例如用于进行间接等离子体处理的已知理念,其中放电在喷嘴外部的气流中进行,并同样提供等离子体射流处理。

同样,存在已知的均匀的常压等离子体,其中处理在放电空间中在大气压力进行,使用的术语为“辉光放电等离子体”,参见例如T.Yokoyama et al.,1990J.Phys.D:Appl.Phys.231125。

常压等离子体的组分可为:

-原子高激发态

-分子高激发态

-离子

-电子

-工艺气体的未变化组分。

优选使用用于产生常压等离子体的市售系统。放电可在金属电极之间或者在金属电介质之间进行,或者经压电放电或者其它方法产生。市售系统的一些实例为Plasma-Jet(Plasmatreat GmbH,Germany)、Plasma-Blaster(Tigres GmbH,Germany)、Plasmabrush和Piezobrush(Reinhausen,Germany)、Plasmaline(VITO,Belgium),或者ApJet(ApJet,Inc.,USA)。所述系统用不同的工艺气体(例如空气、氮气或者氦气)和不同的所得气体温度操作。

优选例如在来自WO 2005/117507 A2的以下引用中描述的Plasmatreat GmbH(Steinhagen,Germany)的方法:

“EP 0 761 415 A1和EP 1 335 641 A1的现有技术披露了等离子体源,其中依靠操作气体的非热放电,在针形电极和环形电极之间在喷嘴管中施加高频高压,从而产生等离子体射流,其从喷嘴孔排出。在适当调节的流动速度下,所述非热等离子体射流不含电气条带(elektrischen Streamer),并因此可仅将高能但是低温的等离子体射流导至组件表面上。这里的条带是放电通道,沿着这些放电通道,放电能量在放电期间继续发生。等离子体射流也可通过高电子温度、低离子温度,和高气体速度表征”。

在如上定义的电晕放电的情况中,施加的高电压导致形成具有加速的电 子和离子的丝状放电通道。具体地,具有足以破坏大部分分子键的能量的低质量电子以高速冲击表面。产生的其它反应性气体组分的反应性通常是次要效果。然后断键位置进一步与空气或者工艺气体的组分反应。具有决定性重要性的效果是经电子轰击形成短链降解产物。在较高强度的处理下也可发生显著的物质降解。

通过等离子体与基底表面的反应促进等离子体组分的直接“结合”。可选择地,可能的是,激发态或者开放的连接位置在表面上产生并且这些然后进一步经历二次反应,例如与大气中的氧气反应。在一些气体如惰性气体的情况中,将预期到工艺气体原子或者工艺气体分子不与经处理的表面发生化学键合。在这里所述表面的活化仅仅通过二次反应发生。

因此,显著区别是,在等离子体处理的情况中,没有发生离散的放电通道对表面的直接作用。

如本文所述的等离子体处理的作用主要通过反应性气体组分优选均匀地和温和地发生。自由电子在间接等离子体处理期间可能存在,但是这些自由电子不是加速电子,因为处理发生在产生电场之外。

所述等离子体处理是温和的并且同时允许良好的可润湿性,并且该效果的耐久性长。相比电晕处理它的损坏更小,因为没有离散的放电通道冲击在表面上。它产生较少的短链降解产物,该产物可形成对表面产生负面影响的层。因此,相比于电晕,在等离子体处理后通常可同时获得更好的可润湿性,并且该效果的耐久性长。

发明人认为,通过使用等离子体处理,较少的链降解和均匀的处理为所教导的方法的稳健性和有效性作出了主要贡献。

实验部分

下列实施例用于说明本发明,但绝不能被看作是对保护范围的限制。

以类似于WO 2013/127697的实施例1、2和3的方式提供了单层的胶粘膜KF-1(实施例1)、KF-2(实施例2)和KF-3(实施例3)。但是,在借助于模切烙铁的模切之前,通过等离子体对所述单层的胶粘膜进行处理,之后再如在WO 2013/127697的实施例那样进行。

为进行等离子体处理,借助于压缩空气通过类似于电弧的放电(Entladung)来激活Plasmatreat公司的仪器(OpenAir Plasma RD 1004),之后可在激活后的“余辉”中以1kW的功率、12mm的处理间距以及5m/分钟的速度对待处理的表面进行处理。

在所述等离子体处理后形成了如WO 2013/127697所述的圆形模切件(Stanzlinge)。之后形成了由塑料(聚碳酸酯圆盘)、相应的模切件和阳极化的铝(E6EV1)制成的经压制的模型。

在制造出如此形成的模型的样品之后直接对其进行WO 2013/127697中所描述的推出试验(结果-新鲜模型;下文也被称为“初始值”)。也使用相同的推出试验来确定相应的模型在湿热储存结束后的60分钟的粘合强度(结果-湿热储存),并检查该模型在湿热储存结束后的24小时的粘合强度(结果-重新调节)。这种情况下,在湿热储存结束后的重新调节条件相当于所述推出试验期间的测试环境的条件(23℃,50%的相对湿度)。对于湿热储存,各个模型在Fa.Weiss的空调柜中于85℃以及85%的相对湿度储存72小时。

在此,所述推出试验对新鲜模型提供了分别略高于WO 2013/127697中的未经等离子体处理的实施例1、2和3的结果的值(初始值)。

在湿热储存结束后的60分钟(结果-湿热储存),粘合强度相对于新鲜模型的值略有下降,但没有像未经等离子体处理的模型的情况那样下降地那么多。在现有技术的未经等离子体处理的模型的情况中,粘合强度的值仅为其在湿热储存前的初始值的约20~30%。而本发明的样品的粘合强度为其初始值的70%以上。

在湿热储存完成并且在接下来的重新调节(于23℃,50%的相对湿度,24小时)之后,本发明的实施例的粘合强度在推出试验中再次达到新鲜模型的值或近似于所述新鲜模型的值,也就是说,大于90%的初始值。而WO 2013/127697的未经等离子体处理的模型在湿热储存并且在23℃和50%的相对湿度下的24小时的重新调节之后没有显示出经充分改善的粘合强度。所述值为初始值的约50%。换句话说,未经等离子体处理的样品的粘合强度在湿热储存之后不能或不能那么快地像使用本发明的经等离子体处理的潜在反应性格胶粘膜的样品那样恢复。

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