使用潛在反應性膠粘劑膜粘結兩個基底的製作方法

2023-07-25 14:01:21

本發明涉及由兩個基底構成的組件，更特別地兩個基底的至少一個在待粘結側具有無機(親水性)特性，這些基底通過潛在反應性膠粘劑膜粘結，所述組件更特別地用於針對光學、電子和/或精密機械裝置的應用。通過施用在基底的具有無機特性的待粘結側上的底漆，可改善在熱/溼條件下的組件強度。此外，本發明涉及製造所述類型的組件的方法。

幾乎所有現代消費電子產品中的裝置都具有視覺顯示系統以顯示裝置的操作狀態、或其它信息。這種情況下，如果需要顯示更複雜的關係，則經常使用基於液晶(lcd)或有機發光二極體(oled)的顯示模塊來實現顯示功能。這樣的顯示(顯示器)用於例如數位照相機、可攜帶電腦和行動電話。為了保護顯示模塊免受由外部機械影響(例如，衝擊)造成的任何損害，這樣的顯示系統典型地具有透明的保護窗，其覆蓋顯示模塊的外側，並由此減少直接暴露模塊的風險。在非電子視覺顯示系統中同樣需要這樣的保護，例如對於機械顯示器例如鐘錶或儲存容器上的液面計。玻璃通常用作保護窗口，因為其由於觸感而相對於塑料提供優勢。此外，玻璃對有機溶劑是惰性的，並且由於高的硬度還是耐劃痕的，從而它傳遞出高品質的印象。當為了滿足光學功能(例如光折射、光集束、光衰減、光放大)時，也使用玻璃片材。當將這類鏡片安裝在座架或裝置主體上時，要求與上述窗口的情況類似。

近年來特別是在電子領域中，例如行動電話或所謂的可攜式電腦，對陽極氧化鋁的粘結的需求日益提高。陽極氧化鋁作為裝飾材料在電子裝置中越來越重要。所謂的陽極氧化鋁或陽極化鋁(即以陽極氧化工藝處理的鋁)是通過鋁的陽極氧化在其表面形成氧化保護層的鋁。在該情況下，相對於電鍍塗布法，保護層不沉積在工件上，而是通過將最上面的金屬層轉化為氧化物或氫氧化物來形成。因此該保護層具有對鋁的特別良好的粘結。所形成的層為5至25μm厚，並且只要該層中沒有(例如，由於機械損傷)產生縫隙，則其保護更深的層免受腐蝕。

電子裝置(尤其是小型可攜帶裝置，例如行動電話等)中各種基底的粘結現主要通過雙面膠帶實現。

在現代消費電子裝置以及其它移動裝置中，各組件經常必須部分地僅以非常低邊界寬度(空白邊寬度，stegbreite)相互粘結。在本文中「邊界」或「邊界寬度」意為雙面粘結材料的配置。替代整面粘結，常常期望僅粘結框架。膠粘劑體系在這樣的情況下作為組裝部分使用，其可具有低寬度(「邊界寬度」)的區段(「邊界」)。在粘結範圍的至少一個區域(區段)中，邊界寬度可不大於2mm、不大於1mm、不大於0.8mm、或甚至為約0.5mm。在這樣的寬度中，自粘膠帶的粘結強度通常是不足的，使得在這些情況下，經常需要回到使用液態膠粘劑。然而，液態膠粘劑的使用經常伴隨某些缺點，因為其與顯著的惡臭汙染有關。此外，液態膠粘劑難以操作。因此尋找一種膠粘劑體系，其具有低蒸汽壓並且對於相對清潔的加工能夠以片材狀形式提供。熱可活化的膜適於該目的。由於還要使熱敏性基底彼此粘結，因而需要甚至在非常低的溫度(t不大於120℃或甚至不大於100℃)下也可加工的熱可活化的膜。不能忍受明顯高於100℃的加工溫度的特別地熱敏性基底的實例為陽極化(陽極氧化)鋁、各種(透明的)塑料，和一些表面改性的組件。

因此，本領域技術人員對於合適且越來越好的用於使例如這樣的覆蓋玻璃或鏡片與座架或外殼粘結的雙面膠粘劑膜的膠粘劑體系是感興趣的。對用於這些應用的膠粘劑體系的要求概況包括：高的推出強度(即，組件在其座架中的粘結強度)，以及甚至在低溫下同時伴隨的高的耐衝擊強度，使得單獨組件在向下掉落時不會在粘結接合處解體。關於粘結強度，具有潛在反應性膠粘劑膜的層的膠粘劑體系顯得高度合適。潛在反應性膠粘劑膜的實例可見於habenicht(g.habenicht，kleben，6thedn.，2009，j.springer，heidelberg，第242至243頁)中。典型的這樣的體系存在於膜內的反應性體系中，其中反應物在加工條件(即通常在低溫下)有效地彼此分離，或者反應物之一的反應性以其它方式被抑制，使得在這些條件下抑制反應/固化。然而，許多這樣的潛在反應性膠粘劑膜，例如基於環氧化物/雙氰胺的潛在反應性膠粘劑膜(b.müller，w.rath，formulierungvonkleb-unddichtstoffen，2ndedn.，2009，vinzentznetwork，hannover，第167至169頁)，固化所需的溫度對於敏感性組件而言過高。因此，僅特定的反應體系可用於敏感性組件的粘結。

對於在低的粘結溫度下具有高粘結強度，有利的是，提供具有至少一個潛在反應性膠粘劑膜的層的膠粘劑產品，所述潛在反應性膠粘劑膜由水性分散體產生，並且包括熱塑性組分和包含異氰酸酯的組分，所述熱塑性組分包含能夠與異氰酸酯反應的官能團，並且所述包含異氰酸酯的組分以顆粒形式分散於所述熱塑性組分中，並且被封端(參見，例如，b.müller,w.rath,formulierungvonkleb-unddichtstoffen,2ndedn.,2009,vinzentznetwork,hannover,第141至144頁作為技術性說明材料)、微膠囊化(參見，例如，us4,483,744和j.-m.pernot，b.pouyet，h.brun，s.brianconinmicrospheres，microcapsules&liposomes，vol.1，r.arshady(ed.)，citusbooks，london，第441至456頁作為技術性說明材料)、或在顆粒表面的區域中基本失活(參見，例如，wo99/29755作為技術性說明材料)。

wo93/25599a1公開了用於潛在反應性聚氨酯體系的配製物，其包括在高於55℃的溫度下顯示出反應性的失活的多異氰酸酯，和在高於40℃的溫度下可熔化並且能夠與異氰酸酯反應的聚合物。這些配製物可被塗覆在基底上，然後可被粘結。沒有描述用底漆來預處理待粘結的基底。

de102010013145a1描述了膠粘劑組合物，其為熱可活化的並且具有潛在反應性。在室溫下，其具有稍許壓敏膠粘性，並且在初始加熱和冷卻之後在一定時間內依然具有粘著力。這些膠粘劑組合物優選地基於聚氨酯。沒有描述用底漆來預處理待粘結的基底。

wo99/29755描述了基於水性聚氨酯分散體的反應性聚氨酯膠粘劑體系。在熱塑性聚氨酯的基質中分散有多異氰酸酯顆粒，所述熱塑性聚氨酯還攜帶與異氰酸酯反應的官能團，所述多異氰酸酯的表面是失活的。在第一溫度下，熱塑性聚氨酯熔化。在高於該第一溫度的溫度下，失活的顆粒表面溶解並且異氰酸酯基團能夠與熱塑性聚氨酯的官能團反應。所述配製物特別地可包括矽烷。然而，以這種方式使用矽烷在粘附促進劑方面的功能帶來如下缺點，即矽烷在水性介質中可經歷水解並且縮合，使得其界面活性可下降。此外，其作用方式可由於分散體的另外可能的組分(例如穩定劑)，和對於分散體的穩定性很重要的ph的設定措施而受到不利影響。另外，在膠粘劑配製物本身中混入活性物質(例如矽烷)需要較高的活性物質的使用量，因為其大部分保留在膠粘劑層的體積中並且不再作用於目標表面。在wo99/29755中未描述用底漆來預處理待粘結的基底和相關的效果。

us6,797,764b2描述了基於聚氨酯的水性膠粘劑配製物。這些配製物可包括粘附促進劑例如矽烷。給出的待粘結的材料的實例，除了塑料之外，還包括不鏽鋼、鋁、銅、鐵、冷軋鋼和磷化鋼。未提及用於電子和移動裝置的應用。此外，膠粘劑組合物不具有潛在反應性。

wo00/34403a1描述了用於橡膠製品的粘結的基於聚氨酯的水性膠粘劑配製物。所述橡膠製品可經底漆預處理。所述公開內容教導了聚酯基團的耐水解性可通過添加環氧化物來改善。作為不期望的水解的原因，其提出底漆的化學分解產物。未提及用於電子和移動裝置的應用。此外，膠粘劑組合物不具有潛在反應性。在該特定情況中，基於聚氨酯的膠粘劑和底漆的特定組合似乎不利於粘結組件的穩定性。

wo2013/127697a1涉及使用基於聚氨酯的潛在反應性膠粘劑膜的陽極氧化鋁與塑料的粘結。塑料材料可為表面改性的並且攜帶無機層。未提及用玻璃和其它金屬作為待粘結的材料。未提及通過底漆預處理待粘結的基底。

偶聯劑(例如矽烷)作為粘附促進劑的影響基本上描述於文獻中，例如plueddemann(e.p.plueddemannin「fundamentalsofadhesion」，l.h.lee(ed.)，plenumpress，newyork，1991)。在這個意義上，粘附促進劑/底漆可理解為提高粘附/粘結強度的手段，但不是保護現有的粘結強度免受外部影響的手段。未具體說明本身特定的其它有利的用途，以及關於膠粘劑膜、基底和底漆的特定組合。

de102007030196a1和de102009007930a1描述了用於預處理親水性表面以使得其疏水化從而改善壓敏膠粘劑層的粘附性的矽烷溶液。未具體說明使用潛在反應性膠粘劑膜來粘結具有無機特性的基底。也未描述在電子或移動裝置的特定情況中的熱和溼的影響下，通過使用底漆可改善粘結強度。

然而，對於現代消費電子產品中的裝置和其它移動裝置而言，核心要求是在熱/溼條件下的穩定性。因此，測定粘結的基底的組件強度並且比較其在熱/溼儲存之前和之後的強度。在這些條件下，過度的粘結強度下降是不期望的。無機(親水性)表面與基於聚氨酯的潛在反應性膠粘劑膜的粘結強度因暴露於溼熱條件而受到影響。因此，目的在於，提供如下組件，其包括至少一個在待粘結側具有無機(親水性)特性的基底(玻璃、陶瓷、金屬，和相應地無機(親水地)塗覆的材料，其自身性質上可為有機的)，並且包括在相對低的溫度下在熱壓下可快速固化的潛在反應性膠粘劑膜，使得組件的粘結強度較少或幾乎不因暴露於溼熱條件而受到影響。此外，對於電子裝置和其它移動裝置，需要粘結是耐衝擊的。

技術實現要素：

已發現，如果在將基底特別地與無機表面粘結時，在接觸區域上塗底漆，可實現本發明的目的，所述接觸區域在粘結時由更特別地無機基底表面和潛在反應性膠粘劑膜的表面形成。在接觸區域上塗底漆意指在相應的基底表面或相應的膠粘劑膜表面或在兩個表面上塗底漆。若通過潛在反應性膠粘劑膜使兩個基底相互粘結，則有利地應至少在接觸區域上塗底漆，所述接觸區域由無機表面和膠粘劑膜形成。若兩個基底的表面為無機的，則根據本發明有利的是對至少一個接觸區域(基底區域、膠粘劑膜區域、或基底區域和膠粘劑膜區域)塗底漆，優選的是兩個接觸區域均塗底漆。

本發明特別涉及通過具有至少一個潛在反應性膠粘劑膜層的潛在反應性膠粘劑膜將兩個基底，即第一基底a和第二基底b彼此粘結在一起的方法，所述潛在反應性膠粘劑膜層具有熱塑性組分和包含異氰酸酯的組分，所述熱塑性組分具有35℃≤t(熔化)≤90℃的熔化溫度t(熔化)並且包含可與異氰酸酯反應的官能團，所述包含異氰酸酯的組分以顆粒形式分散於(分散引入到)所述熱塑性組分中，並且被封端、微膠囊化或在顆粒表面的區域中基本失活，其中所述顆粒具有40℃≤t(開始)≤120℃的開始溫度t(開始)，以及其中t(開始)≥t(熔化)，其中使所述第一基底a的表面與所述潛在反應性膠粘劑膜的第一表面進行接觸，以及其中使所述第二基底b的表面與所述潛在反應性膠粘劑膜的第二表面進行接觸，其中粘結通過將潛在反應性膠粘劑膜加熱到至少對應於或高於開始溫度t(開始)的溫度來實現，其中另外，在所述第一基底a與所述潛在反應性膠粘劑膜接觸前用底漆處理至少所述第一基底a的與所述潛在反應性膠粘劑膜進行接觸的表面，，和/或在所述第一基底a與所述潛在反應性膠粘劑膜接觸前用底漆處理至少所述潛在反應性膠粘劑膜的與所述第一基底a進行接觸的第一表面。

出於本說明書的目的，t(熔化)為熱塑性組分的熔化溫度，以及t(開始)為分散在(分散引入到)分散在(分散引入到)熱塑性組分中的顆粒的異氰酸酯基團能夠與熱塑性聚氨酯的官能團進行反應的溫度(例如，因為其與熱塑性聚氨酯分布於基質中)。在封端的異氰酸酯基團的情況下，t(開始)與去封端溫度有關；在微膠囊化的情況下，其與從微膠囊釋放出異氰酸酯有關(例如，通過微膠囊殼的熔化)；以及在異氰酸酯顆粒的表面區域中失活的異氰酸酯的情況下，其與異氰酸酯顆粒的熔化有關。出於本發明的目的，可想到所有從現有技術已知的封端、微膠囊化和/或在顆粒表面的區域中失活的含異氰酸酯的體系，其滿足對於t(開始)的說明。熱塑性聚氨酯和包含異氰酸酯的組分優選地在水性介質中是可分散的、或分散在水性介質中。

熔化溫度根據din53765-b-10(1994)通過差示掃描量熱法(dsc)進行測定。

t(開始)同樣通過差示掃描量熱法(dsc)測定。在該情況下放熱信號在10k/分鐘的加熱速率下在第一加熱曲線的熱分析圖中被評價，其對應於異氰酸酯基團的反應。所使用的t(開始)為該信號的開始溫度。

在此，特別地，至少第一基底a的與潛在反應性膠粘劑膜的表面接觸的表面全部或部分地(更特別地至少主要地)由無機材料形成。第二基底的待粘結表面也可全部或部分地(更特別地主要地)為無機的。在那樣的情況下，如果兩個接觸區域均塗有底漆，則為特別優選的。

因此，任選地有利的為：如果在第二基底b與潛在反應性膠粘劑膜接觸前也用底漆處理第二基底b的與潛在反應性膠粘劑膜進行接觸的表面，和/或如果在第二基底b與潛在反應性膠粘劑膜接觸前也用底漆處理潛在反應性膠粘劑膜的與第二基底b進行接觸的第二表面；並且，具體地，特別有利的是，第二基底b的與潛在反應性膠粘劑膜進行接觸的表面也全部或部分地為無機的。

將潛在反應性膠粘劑膜加熱至對應於或高於至少開始溫度t(開始)的溫度，優選地對由基底a和膠粘劑膜製成的預製組件進行，或對由基底a、膠粘劑膜、和基底b製成的預製組件來進行。為此，使相應的基底區域和膠粘劑膜區域如上述般地進行接觸；任選地，由基底a的表面與膠粘劑膜區域形成的接觸區域和/或由基底b的表面與膠粘劑膜區域形成的接觸區域也可被預固定，通過例如熱層壓(在雙面熱層壓的情況下，同時或相繼地進行)，將熱引入一個或兩個接觸區域(在後者情況下，同時或非同時地)，等。在此，在各自的情況下用於預固定的任何引入的熱應低於潛在反應性膠粘劑膜的開始溫度，使得最終的粘結(通過異氰酸酯與熱塑性組分的官能團的反應產生的粘結)尚未開始(未引發)。

本發明還提供組件，其包括或由以下組成：至少一個基底a和潛在反應性膠粘劑膜，更特別地包括或由以下組成：兩個基底a和b以及潛在反應性膠粘劑膜，其通過根據本發明的方法，和更特別地根據以上和以下的方法或組件自身的實施方式可獲得。

本發明進一步提供特別是由兩個通過膠粘劑膜彼此粘結的基底組成的組件，其中所述膠粘劑膜為分散體的反應產物，所述分散體由包含可與異氰酸酯反應的官能團的熱塑性組分和以顆粒形式分散在(分散引入到)熱塑性組分中的包含異氰酸酯的組分組成，其中在至少一個粘結的基底和膠粘劑膜之間的接觸區域中提供底漆。在組件中，底漆通常為乾燥的形式。底漆的作用常常基於底漆與相關的基底表面、相關的膠粘劑膜表面、或與基底表面和膠粘劑膜表面的相互作用(在此參加本說明書中更詳細的實施方式；這樣的相互作用也可例如為化學反應)。在本說明書中若提及在(通常經粘結的)組件中設有底漆，則術語「底漆」特別地也包括乾燥的底漆和經過這樣的相互作用的底漆。

通過本發明，可明顯改善由基底a和潛在反應性膠粘劑膜組成的，或由基底a、潛在反應性膠粘劑膜和基底b組成的組件的在熱/溼儲存後的穩定性(耐受性)。因此，本發明的另一主題為由兩個通過膠粘劑膜彼此粘結的基底a和b所組成的組件，其中所述膠粘劑膜為分散體的反應產物，所述分散體由包含可與異氰酸酯反應的官能團的熱塑性組分，和以顆粒形式分散在(分散引入到)熱塑性組分中的包含異氰酸酯的組分組成，其中在組件於60℃和90％的相對溼度(溼熱儲存)下的環境中儲存72小時，以及隨後在23℃和50％的相對溼度下儲存1天後，通過拉伸測試機在推出測試中所測定的粘結強度達到相同的組件在其製造後僅儲存在23℃和50％的相對溼度下所測定的粘結強度的至少50％、優選地至少70％、非常優選地至少90％；和/或組件在85℃和85％的相對溼度(溼熱儲存)下的環境中儲存72小時，以及隨後在23℃和50％的相對溼度下儲存1天後，通過拉伸測試機在推出測試中所測定的粘結強度達到相同的組件在其製造後僅儲存在23℃和50％的相對溼度下所測定的粘結強度的至少50％、優選地至少70％、非常優選地至少90％，

其中測量根據本說明書中所給出的實驗進行(參見實驗部分，測試方法，「測試(a)」和「測試(c)」)，並且特別地基於在各自的情況下具有91.9mm2的膠粘面積的研究試樣。具有前述耐溼-熱性質的組件特別地為通過本發明的方法可獲得的那些，和特別地根據以上和以下關於所述方法和組件本身的實施方式的那些。

本發明的組件優選地滿足對耐衝擊性的要求，耐衝擊性是經由落球測試來測定的；參見測試方法，測試(b)。該測試涉及記錄鋼球在限定條件(質量5.6g；粘結面積360mm2)下落下並且碰撞粘結的組件而該組件不解體的落下高度。當組件承受住球從至少175cm或更高、優選地至少200cm或更高、非常優選地至少225cm或更高的高度落下時，則認為測試通過。

本發明進一步提供由兩個通過膠粘劑膜相互粘結的基底組成的組件，其中所述膠粘劑膜為分散體的反應產物，所述分散體由包含可與異氰酸酯反應的官能團的熱塑性組分，和以顆粒形式分散在(分散引入到)熱塑性組分中的包含異氰酸酯的組分組成，更特別地這種組件顯示出以上所述的耐溼-熱性(在60℃/90％rh下和/或在85℃/85％rh下)，和/或在落球測試中承受住鋼球(質量5.6g)從175cm或更高處的碰撞，和/或其通過本發明的方法可獲得，其中所述組件為光學、電子和/或精密機械裝置的部件，更特別地為可攜帶的光學、電子、或精密機械裝置，或在這樣的裝置的製造中使用。

本發明的一個有利的實施方式為特別地用於光學、電子和/或精密機械裝置的組件，其由第一基底、第二基底和潛在反應性膠粘劑膜組成，其中

·至少一個基底在待粘結側具有無機(親水性)特性，

·潛在反應性膠粘劑膜包括至少一個潛在反應性膠粘劑膜層，其包括熱塑性組分和包含異氰酸酯的組分，所述熱塑性組分具有35℃≤t(熔化)≤90℃的熔化溫度(作為乾燥膜)t(熔化)，並且包含可與異氰酸酯反應的官能團，並且所述包含異氰酸酯的組分以顆粒的形式、更特別地精細分布的顆粒(細顆粒)的形式分散在(分散引入到)熱塑性組分中，並且被封端、微膠囊化或在顆粒表面的區域中基本失活，其中所述顆粒具有40℃≤t(開始)≤120℃的開始溫度t(開始)，

·至少一個、優選地每個以潛在反應性膠粘劑膜粘結的無機(親水性)基底表面和/或相應的與該無機基底表面接觸的膠粘劑膜的表面設有底漆。

該組件滿足組件的粘結強度較少或幾乎不受溼熱氣候影響的要求。所述組件在溼/熱儲存(根據測試c)前具有至少3n/mm2的粘結強度(根據測試a)。相比於未經熱溼儲存的組件(粘結強度＝100％)，粘結強度在溼/熱儲存(根據測試c)後為至少50％、優選地至少70％、非常優選地至少90％。此外，該組件優選地還滿足具有至少175cm的耐衝擊性(經由落球測定，測試b)的要求。

本發明的組件的實例示於圖1、2和3中。這些圖中的附圖標記的含義為如下：

1基底a，更特別地無機材料

2底漆

3潛在反應性膠粘劑膜

4基底b，特別地有機材料

5基底b，特別地無機材料

6基底a，特別地無機材料，與

7材料a(6)的無機改性的表面

潛在反應性膠粘劑膜

潛在反應性膠粘劑膜包括熱塑性組分和包含異氰酸酯的組分，所述熱塑性組分具有熔化溫度t(熔化)，並且包含可與異氰酸酯反應的官能團，所述包含異氰酸酯的組分以顆粒形式、更特別地精細分布的顆粒(細顆粒)的形式分散在(分散摻雜到)熱塑性組分中，且被封端、微膠囊化或在顆粒表面的區域中基本失活。在本文中，精細分布的顆粒意為具有d50<50μm的粒徑分布，其中所述粒徑分布優選地為<15μm。潛在反應性膠粘劑膜優選地為基於所謂的1k[單組份，1-component]潛在反應性聚氨酯，得自水性聚氨酯分散體，優選地得自bayerag的dispercoll在該情況下，包含異氰酸酯的組分為在顆粒表面的區域中基本失活的組分。

所述顆粒具有開始溫度t(開始)，其中t(熔化)≤t(開始)。t(熔化)在35℃和90℃之間、優選地在40℃和60℃之間。t(開始)在40℃和120℃之間、優選地不大於100℃、非常優選地不大於90℃。作為下限，50℃為優選的並且60℃為特別優選的。潛在反應性膠粘劑膜在室溫下是非壓敏膠粘性的，使得在發生熱引發之前確保良好的(再)定位性，並且開始形成膠粘劑的粘結強度。

特別優選的是t(熔化)3n/mm2或甚至>5n/mm2)。在作為待粘結的基底之一的玻璃的情況下，粘結強度受玻璃基底的斷裂強度的限制。除非使用底漆，否則在溼熱條件下儲存導致粘結強度降低。與此相對地，當使用底漆時，粘結強度的降低減少。超過100％的值可歸因於在溼/熱條件下儲存期間的熱的影響，這種熱暴露有利於粘結。

對於具有聚碳酸酯的測試組件，另外研究了耐衝擊性。其在所有情況下都很出色。由於玻璃具有破碎的傾向，因此在這些情況下未進行測試b。