可重複使用的複合粘合劑的製作方法

2023-10-09 08:10:44 1

可重複使用的複合粘合劑的製作方法
【專利摘要】本發明提供了一種壓敏粘合劑材料，所述材料包含粘彈性層和彈性層。在一些實施方式中，本發明提供了一種可重複使用的壓敏粘合劑材料，所述材料在反覆的粘合和分離循環後表現出高粘合強度。在一些實施方式中，本發明提供了壓敏粘合劑材料的製造方法。
【專利說明】可重複使用的複合粘合劑
【技術領域】
[0001]本文的一些實施方式大致涉及壓敏粘合劑材料、其製造方法和使用方法。
【背景技術】
[0002]壓敏粘合劑(PSA)可用於眾多應用領域並具有不同程度的粘合性和可重複使用性。壓敏粘合劑的粘彈性(也稱作可塑性或粘著性)為PSA賦予了其在剝離和脫粘過程中的粘合強度。

【發明內容】

[0003]在一些實施方式中,提供了一種壓敏粘合劑材料。在一些實施方式中，該壓敏粘合劑材料是可重複使用的。在一些實施方式中，壓敏粘合劑材料包含粘彈性層和彈性表層。在一些實施方式中，壓敏粘合劑材料包含位於兩個彈性層之間的粘彈性夾層。
[0004]在一些實施方式中，提供了壓敏粘合劑材料的製造方法。在一些實施方式中，所述方法包括:提供粘彈性層，在該粘彈性層的表面上方塗覆彈性層，和必要時使粘彈性層和彈性層固化。在一些實施方式中，所述方法包括:首先提供彈性層，在該彈性層的表面上方塗覆粘彈性層並塗覆另一頂部彈性層，和必要時使這些層固化，由此製造雙面壓敏粘合劑層。
[0005]在一些實施方式中，提 供了壓敏粘合劑材料的使用和重複使用方法。在一些實施方式中，所述方法包括:提供壓敏粘合劑材料，所述材料包含粘彈性層和位於該粘彈性層上方的彈性層。在一些實施方式中，可進一步將該壓敏材料的粘合表面與第一表面粘合，使該粘合表面與該第一表面分離，並將該粘合表面與第二表面粘合。
[0006]以上
【發明內容】
只是示例性的，其絕不意在進行限制。除上述說明性方面、實施方式和特徵之外，其他方面、實施方式和特徵將通過參照附圖和下述【具體實施方式】而變得顯而易見。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1A是描繪了位於基材或背襯層上的壓敏粘合劑材料的一些實施方式的圖。
[0008]圖2是描繪了壓敏粘合劑材料的製造方法的一些實施方式的流程圖。
[0009]圖3A和3B是描繪了壓敏粘合劑材料的製造方法的一些實施方式的圖。
[0010]圖4是描繪了剝離試驗的一些實施方式的圖。
[0011]圖5A是描繪了剝離試驗的力-位移(F-Λ)曲線的一些結果的曲線圖。
[0012]圖5B是描繪了儲能模量G』和耗能模量G」的結果的曲線圖。
[0013]圖5C是描繪了所使用的彈性(E)和粘彈性(VE)PDMS的tan δ /G』的結果的曲線圖，插入圖顯示了 tanS與頻率的函數變化。
[0014]圖5D是描繪了粘彈性(VE)層、複合(C-1~C-4)層和彈性(E)層的粘合強度的結果的柱狀圖。複合層(:-1~(:-4分別具有211111、1511111、3(^111和100 μ m的彈性表層厚度。單層和心層的厚度為420 u m。[0015]圖6是描繪了粘合能與層厚的關係的一些結果的曲線圖。
[0016]圖7是描繪了在多個粘合-脫粘循環(無任何粘著破壞或汙損)後粘合能變化的一些結果的曲線圖。
[0017]圖8是在粘彈性(VE)表面、複合(C-1)表面和彈性(E)表面的汙損測試後本文提供的多個實施方式的表面的一系列光學顯微照片。 [0018]圖9是描繪了在利用空氣噴射和膠帶清潔後受汙樣品的粘合能測量結果的柱狀圖。
【具體實施方式】
[0019]在以下【具體實施方式】中參照了形成其一部分的附圖。在圖中，相同的符號通常指示相同的組成部分，除非上下文另外指出。【具體實施方式】、附圖和權利要求中所描述的說明性實施方式並非意在限制。在不背離本文所呈現的主題內容的主旨或範圍的情況下，可以利用其它的實施方式，也可以進行其它變化。容易理解的是，如本文一般性描述並如附圖圖示的本發明的各方面可以以各種不同設置進行排列、替換、合併、拆分和設計，而這些均在本文中得到明確預期。
[0020]彈性和粘彈性(也稱作可塑性)在軟質壓敏粘合劑的性能中發揮作用。有效的壓敏粘合劑在粘接過程中應容易流動和變形，從而與表面共形(conformally)接觸。另一方面，在脫粘過程中，其應具有足夠的粘著強度，以耐受主體破壞或更大粘合功所需的大能量耗散。對於彈性和粘彈性粘合劑而言，脫粘通常伴隨著如指印、氣穴和纖維化等形態改變；並且是耗散能量並對膠帶的總斷裂韌性形成主要貢獻的過程。雖然通過粘彈性層實現的斷裂韌性是令人滿意的，但粘著性的粘彈性還阻礙了可重複使用性。以前，分離過程中發生的如產生粗糙表面、粘著破壞和顆粒汙染等表面改變在軟質粘彈性表面的情形中通常是永久性並且不可避免的。流變性由此在壓敏粘合劑(PSA)中發揮作用，因此，控制流變性的不同方法可用於天然和商業粘合劑。雖然在市售粘合劑中，流變性大多均一且各向同性，並通過化學結構和添加劑協同進行控制，但在如壁虎和昆蟲等中發現的天然粘合墊中，墊的剛性通過複雜且層次化的複合結構進行控制。
[0021]如上所述，粘彈性可使壓敏粘合劑不可重複使用，原因在於壓敏粘合劑的較高粘合性所致的其表面汙損，還在於壓敏粘合劑的機械強度較弱所致的粘著破壞。相反，彈性壓敏粘合劑的粘合強度雖然較低，不過其是高度非汙損性的，並具有較高的機械強度(較低的粘著破壞)。因此，傳統上，高粘合強度和可重複使用性涉及相互衝突的需求。
[0022]本說明書中提供了多種複合壓敏粘合劑(例如，粘彈性層上方的彈性層，「E/VEPSA」)。在一些實施方式中，提供了一種具有良好結構完整性和粘合強度的可重複使用的壓敏粘合劑材料。在一些實施方式中，所述壓敏粘合劑材料包含粘彈性層(例如，粘彈性主體層)和彈性層(其可更薄，例如，薄彈性表層)。在一些實施方式中，壓敏材料具有高粘合強度、良好的結構完整性和可與表面清潔分離的能力。在一些實施方式中，壓敏材料的粘合劑表面具有非汙損特性。一些實施方式提供了可重複使用的壓敏材料的製造方法。一些實施方式提供可重複使用的壓敏材料的使用方法，例如壓敏粘合劑材料在粘合、分離和/或清潔的多個循環中的使用方法。
[0023]在一些實施方式中，提供了一種複合壓敏粘合劑材料。在一些實施方式中，所述壓敏粘合劑材料含有粘彈性層。在一些實施方式中，所述壓敏粘合劑材料含有彈性層。在一些實施方式中，所述彈性層位於粘彈性層上方。在一些實施方式中，粘彈性層的兩側上均由薄彈性層覆蓋。在一些實施方式中，粘彈性層的一側由薄彈性層覆蓋，而另一側由厚彈性層或本文限定的背襯層覆蓋。在一些實施方式中，可以使用任何背襯層，例如但不限於布片、薄金屬箔、薄聚合物片和柔性薄膜、織物網、紙和柔性層壓板。
[0024]圖1說明了壓敏粘合劑材料100的一些實施方式。在一些實施方式中，該材料含有彈性層110。在一些實施方式中，該材料含有粘彈性層120。在一些實施方式中，薄彈性表層110位於粘彈性層120上方。圖1中的PSA顯示在基材上，該基材可以 是柔性層壓板、織物網、紙、金屬箔和塑料片或任何背襯層。
[0025]在一些實施方式中，彈性層(E)與粘彈性層(VE)的表面相鄰。在一些實施方式中，彈性層直接接觸粘彈性層的表面。在一些實施方式中，彈性層與粘彈性主體層之間可安置至少一個附加層。在一些實施方式中，附加的粘彈性層可夾在兩個彈性層之間。在一些實施方式中，彈性層的一部分接觸粘彈性層的一部分，而粘彈性層的一部分與彈性層之間安置至少一個附加層。在一些實施方式中，彈性層覆蓋粘彈性層表面的至少1%，例如表面的 1%、2%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%、98%、99%或100%，包括高於上述值中任一值的任意範圍。在一些實施方式中，粘彈性層支持彈性層表面的至少 1%，例如表面的 I % >2%,5% ,10%,20%,30%,40%,50%,60%,70%,80%,90%、95%、98%、99%或100%，包括高於上述值中任一值的任意範圍。在一些實施方式中，彈性層可以以物理方式安置得與清潔的膠帶層相鄰(例如，在使用膠帶清潔E/VE PSA的過程中)。
[0026]在一些實施方式中，彈性層薄於粘彈性層。在一些實施方式中，彈性層的厚度不超過粘彈性層厚度的約50 %，例如為粘彈性層厚度的25 %、20 %、15 %、14 %、13 %、12 %、11%>10%,9%,8%,7%,6%,5%,4%,3%,2%,1%>0.9%,0.8%,0.7%,0.6%,0.5%,
0.4%、0.3%、0.2%或0.1 %，包括上述值中任意二者之間的任何值和低於上述值中任一值的任何單範圍。在一些實施方式中，彈性層的厚度與粘彈性層基本相同。
[0027]在一些實施方式中，各層(彈性和粘彈性)的厚度可以是層各處均一的。在一些實施方式中，層各處的厚度是不同的(在此情況下，「厚度」指該層的平均厚度)。在一些實施方式中，粘彈性層的厚度為至少約I微米，例如2微米、4微米、10微米、40微米、100微米、150微米、200微米、250微米、300微米、350微米、370微米、390微米、400微米、410微米、420微米、430微米、440微米、460微米、480微米、500微米、520微米、540微米、560微米或600微米，包括高於上述值中任一值的任意範圍或者上述值中任意二值之間的任意範圍。在一些實施方式中，彈性層的厚度小於粘彈性層的厚度，例如約0.5微米、I微米、1.5微米、2微米、2.5微米、3微米、4微米、5微米、6微米、8微米、9微米、10微米、11微米、12微米、13微米、14微米、15微米、18微米、20微米、25微米、30微米、35微米、40微米、45微米、50微米、55微米、60微米、65微米、70微米、80微米、90微米、100微米、120微米、150微米或200微米，包括低於上述值中任一值的任意範圍或者上述值中任意二值之間的任意範圍。
[0028]在一些實施方式中，彈性層具有基本均一的厚度。在一些實施方式中，彈性層的一些部分薄於彈性層的其他部分。在一些實施方式中，粘彈性層具有基本均一的厚度。在一些實施方式中，粘彈性的一些部分薄於其他部分。在一些實施方式中，如果彈性層和粘彈性層之一或者二者不具有基本均一的厚度，則利用不具有基本均一厚度的層的平均厚度計算彈性層的厚度百分比。
[0029]在一些實施方式中，粘彈性層包含交聯彈性體。在一些實施方式中，粘彈性層的交聯彈性體包括交聯聚二甲基矽氧烷，不過也可以使用其他交聯彈性體，例如矽酮、高分子有機矽、丙烯酸類樹脂、丁基橡膠、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、天然橡膠、腈類、矽酮橡膠、苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-乙烯/ 丁烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-乙烯/丙烯共聚物、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯共聚物、乙烯基醚、丙烯酸酯共聚物、單丙烯酸酯低聚物和聚氨酯。在一些實施方式中，粘彈性層中使用的彈性體與交聯劑之比(重量計)為約200:1、100:1、70:1、60:1或50:1，包括低於上述值中任一值的任意範圍。在一些實施方式中，粘彈性層中使用的交聯藥(或交聯劑)的百分比小於2%，例如1.9%、
1.8%U.7%U.6%U.5%U.4%U.3%U.2%,1.1%>1%>0.9%,0.8%,0.7%,0.6%,0.5%,0.4%,0.3%,0.2%,0.1%以下，包括上述值中任意二值之間的任意範圍和低於上述值中任一值的任意範圍。在一些實施方式中，可以使用任何壓敏粘合劑作為粘彈性層，只要該層與彈性層相比具有粘彈性即可。
[0030]在一些實施方式中，彈性層含有交聯彈性體。在一些實施方式中，彈性層的交聯彈性體包括交聯聚二甲基矽氧烷，不過也可以使用其他交聯彈性體，例如矽酮、高分子有機矽、丙烯酸類樹脂、丁基橡膠、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、天然橡膠、腈類、矽酮橡膠、苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯 乙烯共聚物、苯乙烯-乙烯/ 丁烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-乙烯/丙烯共聚物、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯共聚物、乙烯基醚、丙烯酸酯共聚物、單丙烯酸酯低聚物、聚醯胺和聚氨酯。在一些實施方式中，彈性層包含與粘彈性層相同或基本相同種類的彈性體。在一些實施方式中，彈性層包含與粘彈性層的彈性體不同的一種或多種彈性體。在一些實施方式中，彈性層中彈性體與交聯劑之比(重量計)為至少高於20:1(彈性體:交聯劑)，例如為約 15:1、10:1、9:1、8:1、7:1、6:1、5:1、4:1、3:1、2:1 或 1:1，包括高於上述值中任一值的任意範圍和上述值中任意二值之間的任意範圍。在一些實施方式中，彈性層中使用的交聯劑的百分比高於10%，例如為11%、12%、13%、14%、15%、20%、30%、40%或50%以上，包括上述值中任意二值之間的任意範圍和低於上述值中任一值的任意範圍。
[0031]在一些實施方式中，彈性層中的彈性體的種類是相同的。在一些實施方式中，彈性層中可以存在超過一種彈性體(例如，2、3、4、5、10種或更多種彈性體)。在一些實施方式中，粘彈性層中的彈性體種類相同，在一些實施方式中，粘彈性層中可以存在超過一種彈性體(例如，2、3、4、5、10種或更多種彈性體)。
[0032]在一些實施方式中，粘彈性層包含矽酮、橡膠彈性體、丙烯酸酯共聚物、單丙烯酸酯低聚物、多丙烯酸酯低聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-乙烯/ 丁烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-乙烯/丙烯共聚物、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯共聚物或乙烯基醚中的至少一種的弱交聯或部分交聯的彈性體。在一些實施方式中，粘彈性層用交聯劑包括甲基氫矽氧烷、過氧化苯甲醯、雙氮丙啶、多官能性異氰酸酯、多丙烯酸酯或可共聚的芳香酮單體中的至少一種。在一些實施方式中，彈性層包含以下物質中至少一種的交聯度更高的第二彈性體，上述物質為具有高交聯百分比和低粘著性的矽酮、橡膠彈性體、丙烯酸酯共聚物、單丙烯酸酯低聚物、多丙烯酸酯低聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-乙烯/ 丁烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-乙烯/丙烯共聚物、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯共聚物或
乙烯基醚。
[0033]在一些實施方式中，粘彈性層是拉伸時比彈性層耗費更多力的任何層。在一些實施方式中，彈性層是拉伸時比粘彈性層耗費更少力的任何層。在一些實施方式中，粘彈性層是粘合強度高於彈性層的任何層。在一些實施方式中，彈性層是粘合強度低於粘彈性層的任何層。在一些實施方式中，彈性層的儲能模量高於耗能模量，這表明其為幾乎與頻率無關的彈性固體。在一些實施方式中，在粘彈性層中，儲能和耗能模量在指示該層的粘彈特性的中等頻率下變得相當。
[0034]如上所述且如以下實施例中所示，本說明書中提供的壓敏粘合劑的一些實施方式不僅能夠具有所期望的粘合強度，而且在一些實施方式中，與常規粘彈性類PSA相比，該壓敏粘合劑材料具有能夠保持(或者至少更大程度地保持)的粘合強度。當然，最初當粘合劑表面首次置於目標表面上時(例如，當粘合劑表面之前未使用過和/或之前由例如背襯片或卷帶的非粘合表面等包裝材料保護時)，該複合壓敏粘合劑材料可以具有相對較高和/或所期望的粘合強度。但是，在一些實施方式中，複合壓敏粘合劑材料甚至在其已使用後仍能具有與其初始粘合強度相似的粘合強度。在一些實施方式中，複合PSA是這樣的:該複合PSA的第二 次和/或之後的使用仍提供下述粘合強度:至少約100mJ/m2、800mJ/m2、1000mJ/m2、1200mJ/m2、1400mJ/m2、1500mJ/m2、1600mJ/m2、1700mJ/m2、1800mJ/m2、1900mJ/m2、2000mJ/m2、2100mj/m2、2200mJ/m2、2400mJ/m2、2600mJ/m2、2800mJ/m2、3000mJ/m2 或 4000mJ/m2或30，000mj/m2，包括高於上述值中任一值的任意範圍或者上述值中任意二值之間的任意範圍。在一些實施方式中，複合PSA是這樣的:該複合PSA的第二次和/或之後的使用仍提供下述粘合強度，所述粘合強度為其首次使用的初始值的至少約30%、40%、50%、60%、70^^80^^90%或更高。在一些實施方式中，在粘合劑表面進行清潔或其他抗汙處理後即刻可提供上述強度。
[0035]如上所述，在一些實施方式中，壓敏材料的粘合劑表面在一個或多個粘合和脫粘循環後可保持較高的粘合強度。在一些實施方式中，一個粘合和脫粘循環包括將粘合劑表面與目標表面粘合，然後使粘合劑表面與目標表面脫粘。在一些實施方式中，目標表面是非粘合劑表面。在一些實施方式中，當進行多個粘合和脫粘循環時，可在各循環中使用同一目標表面(例如，第一表面)。在一些實施方式中，當進行多個粘合和脫粘循環時，可使用兩個以上不同的目標表面(例如，第一表面和第二表面)。在一些實施方式中，兩個以上目標表面中的至少兩個是相同的。在一些實施方式中，一個粘合和脫粘循環包括對粘合劑表面進行洗滌、清潔和/或提供其他抗汙處理。在一些實施方式中，粘合劑表面在進行一個或多個粘合和脫粘循環後具有所期望的粘合強度，並且各循環包括洗滌、清潔或抗汙步驟。在一些實施方式中，多個粘合和脫粘循環中的一個或多個但非全部包括洗滌、清潔或抗汙步驟。在一些實施方式中，多個粘合和脫粘循環均不包括洗滌、清潔或抗汙步驟。在一些實施方式中，粘合劑表面在經歷1、2、3、5、10、13、15、17、20或更多次(包括高於所述值的任意範圍或者在所述值中任意二值之間的任意範圍)粘合和脫粘循環後仍具有高粘合強度。在一些實施方式中，粘合劑表面在15次粘合和脫粘循環後仍具有以下粘合強度，且所述粘合強度為至少約 400mJ/m2、800mJ/m2、1000mJ/m2、1200mJ/m2、1400mJ/m2、1500mJ/m2、1600mJ/m2、1700mJ/m2、1800mJ/m2、1900mJ/m2、2000mJ/m2、2100mJ/m2、2200mJ/m2、2300mJ/m2、2400mJ/m2、2600mj/m2、2800mj/m2、3000mj/m2或4000mJ/m2，包括高於上述值中任一值的任意範圍或者上述值中任意二值之間的任意範圍。在一些實施方式中，粘合劑表面在15次粘合和脫粘循環後仍具有以下粘合強度，且所述粘合強度為其初始粘合強度的至少約50%，例如為首個循環中粘合表面的粘合強度的約55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%、99%或100%，包括高於上述值中任一值的任意範圍或者上述值中任意二值之間的任意範圍。
[0036]在一些實施方式中，複合壓敏粘合劑提供了單一粘合劑表面。在一些實施方式中，複合PSA提供了至少兩個粘合劑表面(例如，雙面膠帶)。在一些實施方式中，壓敏粘合劑材料的兩個以上表面具有基本相似的粘合強度。在一些實施方式中，壓敏粘合劑材料的至少一個表面具有高於其他表面的粘合強度。
[0037] 製造方法
[0038]在一些實施方式中，提供了一種壓敏粘合劑材料的製造方法。在一些實施方式中，所述方法包括提供粘彈性層。在一些實施方式中，所述方法包括在粘彈性層的表面上方塗覆彈性層。在一些實施方式中，所述方法包括依次固化粘彈性層和彈性層，由此製造壓敏粘合劑材料。在一些實施方式中，粘彈性層夾在兩個彈性層之間以製造雙面PSA廣品。在一些實施方式中，固化可以包括UV(紫外)照射、溶劑蒸發和/或溼處理。
[0039]圖2說明了製造壓敏粘合劑材料的一些實施方式。在一些實施方式中，提供粘彈性層(方框200)。在一些實施方式中，粘彈性層可以是自支撐的，或者位於剛性和/或柔性基材上。在一些實施方式中，在粘彈性層的表面上方塗覆彈性層(方框210)。在一些實施方式中，使粘彈性層和彈性層固化(方框220)，從而提供壓敏粘合劑材料(方框230)。
[0040]本領域技術人員將了解，對於本文所公開的此類和其他過程和方法而言，這些過程和方法所實現的功能可以以不同順序來完成。此外，所概述的步驟和操作僅提供作為實例，並且一些步驟和操作可以是可選的、可合併為更少的步驟和操作或者可擴充為附加步驟和操作，而不偏離所公開的實施方式的主旨。
[0041]圖3A和3B說明了壓敏粘合劑材料的製造方法的一些實施方式。在一些實施方式中，提供基材310。在一些實施方式中，基材可以是紙片、金屬箔、柔性層壓板和/或織物網。在一些實施方式中，將所選基材310與預聚物粘彈性膠體320接觸。在一些實施方式中，將所選基材和預聚物粘彈性膠體320在旋轉設備330上旋轉(spinning)。在一些實施方式中，塗布工序可以是線纏繞塗布(wire wound coating)、棍襯刮刀(knife over role)、逆轉棍(reverse roll)。在一些實施方式中，使預聚物粘彈性膠體固化以形成粘彈性層300。
[0042]在一些實施方式中，將粘彈性層300與預聚物彈性膠體340接觸。在一些實施方式中，將基材310、粘彈性層300和預聚物彈性膠體在旋轉設備330上旋轉。在一些實施方式中，使預聚物彈性膠體340固化以形成彈性層350，從而形成壓敏粘合劑材料360。
[0043]在一些實施方式中，提供粘彈性層的過程包括提供基材310。在一些實施方式中，基材包括基本平坦的表面。在一些實施方式中，基材可操作地連接於加工設備330。在一些實施方式中，提供預聚物粘彈性膠體320。在一些實施方式中，預聚物粘彈性膠體是粘性的。在一些實施方式中，預聚物粘彈性膠體基本上是液體。
[0044]在一些實施方式中，預聚物粘彈性膠體包含交聯劑。在一些實施方式中，預聚物粘彈性膠體中彈性體與交聯劑之比(重量計)為約20:1以下，例如400:1、300:1、200:1、100:1、70:1、60:1或50:1，包括上述值中任意二值之間的範圍和低於上述值中任一值的任
意範圍。
[0045]在一些實施方式中，將預聚物粘彈性膠體塗覆至基本平坦的表面上。在一些實施方式中，預聚物粘彈性膠體基本均勻地分布在所選基材310的上方，由此提供預聚物粘彈性膠體塗層。
[0046]在一些實施方式中，塗覆彈性層的過程包括提供預聚物彈性膠體340。在一些實施方式中，預聚物彈性膠體是粘性的。在一些實施方式中，預聚物彈性膠體基本上是液體。在一些實施方式中，預聚物彈性膠體包含彈性體。
[0047]在一些實施方式中，預聚物彈性膠體包含交聯劑。在一些實施方式中，彈性層中彈性體與交聯劑之比(重量計)為至少約20:1(彈性體:交聯劑)，例如為約9:1、8:1、7:1、6:1、5:1、4:1、3:1、2:1、1:1或100:15，包括上述值中任意二值之間的任意範圍和高於上述值中任一值的任意範圍。在一些實施方式中，將預聚物彈性膠體340置於粘彈性層300的表面上。在一些實施方式中，將預聚物彈性膠體340置於粘彈性層的遠離基材310的表面上。在一些實施方式中，通過旋轉設備330使預聚物彈性膠體340、粘彈性層300和基材310旋轉。在一些實施方式中，通過與用於使基材和預聚物粘彈性膠體旋轉的旋轉設備不同的旋轉設備，使基材310和預聚物彈性膠體340旋轉。在一些實施方式中，預聚物粘彈性膠體基本均勻地分布在基材 310的上方，由此形成預聚物粘彈性膠體旋塗層。在一些實施方式中，這些層(VE和E)可以任何不同的方式分別製成並組合(例如，溶劑處理、熱處理、化學處理，和/或額外的接觸塗布來使這些層保持在一起)。
[0048]在一些實施方式中，與聚合物結合的交聯藥的百分比小於2%，例如1.9%、
1.8%U.7%U.6%U.5%U.4%U.3%U.2%,1.1%>1%>0.9%,0.8%,0.7%,0.6%,
0.5%,0.4%,0.3%,0.2%,0.1%或更小，包括上述值中任意二值之間的任意範圍和低於上述值中任一值的任意範圍。
[0049]在一些實施方式中，彈性層中與彈性體結合的交聯藥的百分比高於2%，例如為11%、12%、13%、14%、15%、20%、30%、40%或50%或更大，包括上述值中任意二值之間的任意範圍和低於上述值中任一值的任意範圍。
[0050]在一些實施方式中，預聚物粘彈性膠體在旋轉後具有基本均一的厚度。在一些實施方式中，預聚物粘彈性膠體的厚度為至少約I微米、2微米、4微米、8微米、20微米、30微米、40微米、100微米、150微米、200微米、250微米、300微米、350微米、370微米、390微米、400微米、410微米、420微米、430微米、440微米、460微米、480微米、500微米、510微米、520微米、530微米、540微米、560微米、600微米、700微米、800微米、900微米、1000微米或更大，包括高於上述值中任一值的範圍和上述值中任意二值之間的範圍。
[0051]在一些實施方式中，與預聚物粘彈性膠體相比，預聚物彈性膠體包含重量百分比更大的交聯藥。因此，在一些實施方式中，與粘彈性層相比，可以向彈性層的預聚物膠體添加更多交聯藥。
[0052]在一些實施方式中，預聚物彈性膠體在旋轉後具有基本均一的厚度。在一些實施方式中，預聚物彈性膠體的厚度為約0.5微米，例如I微米、2微米、3微米、4微米、5微米、6微米、8微米、10微米、12微米、14微米、18微米、20微米、25微米、30微米、35微米、40微米、50微米、60微米、70微米、90微米、100微米、120微米或500微米，包括低於上述值的任意範圍或者其中任意二值之間的任意範圍。
[0053]在一些實施方式中，比主體層(VE層)更薄的表層(E)提供下述複合強度，所述複合強度接近VE層單獨的強度。厚度大於VE層厚度的約1/4的E層提供下述的低粘合強度，所述低粘合強度接近V層單獨的強度。
[0054]在一些實施方式中，使預聚物粘彈性膠體固化。在一些實施方式中，使預聚物彈性膠體固化。在一些實施方式中，使上述層順序固化。在一些實施方式中，粘彈性層在塗覆彈性層之前完全固化。在一些實施方式中，使粘彈性層充分固化，以便能夠在其上方塗覆另外的層。
[0055]在一些實施方式中，膠體(粘彈性和/或彈性)固化時長為約I小時、2小時、3小時、4小時、5小時、6小時、7小時、8小時、9小時、10小時、11小時、12小時、18小時、24小時、36小時、42小時、48小時、54小時、60小時或72小時，包括上述值中任意二值之間的任意範圍。取決於系統中其他相關變量，也可以設想其他時間。在一些實施方式中，膠體(粘彈性和/或彈性)在下述溫度固化，所述溫度為至少約27°C，例如25°C、30°C、35°C、40°C、50°C、60°C、70°C、80°C、83°C、85°C、87°C、9(rC、10(rC、ll(rC 或 120°C，包括上述值中任意二值之間的任意範圍。在一些實施方式中,材料可以在如UV光、快速加熱、溼處理和通過添加前體的催化活化等各種條件下進行固化。取決於系統中其他相關變量，也可以設想其他溫度。
[0056]在一些實施方式中，預聚物粘彈性膠體固化48小時。在一些實施方式中，預聚物粘彈性膠體在85°C固化。在一些實施方式中，預聚物彈性膠體固化48小時。在一些實施方式中，預聚物彈性膠體在85 °C固化。
[0057]壓敏粘合劑材料的使用方法
[0058]在一些實施方式中，提供了一種壓敏粘合劑材料的使用方法。在一些實施方式中，所述方法包括提供壓敏粘合劑材料。在一些實施方式中，所述方法包括使壓敏粘合劑材料的粘合劑表面與目標表面粘合。在一些實施方式中，所述方法包括使粘合劑表面與目標表面分離。在一些實施方式中，隨後使粘合劑表面與目標表面(其可以是相同或不同的目標表面)粘合。
[0059]在一些實施方式中，壓敏粘合劑材料的使用方法包括提供壓敏粘合劑材料(例如，如本說明書中所述的一種)。在一些實施方式中，壓敏粘合劑材料可以包含粘彈性層和彈性層。在一些實施方式中，壓敏粘合劑材料具有粘合劑表面。在一些實施方式中，所述方法包括使粘合劑表面與第一表面粘合。在一些實施方式中，施加壓力以使粘合劑表面與第一表面粘合。在一些實施方式中，使粘合劑表面與第一表面分離。在一些實施方式中，可以採用上提、拉拔、剝離或上撬來使粘合劑表面與第一表面分離。在一些實施方式中，使粘合劑表面與第一表面分離的過程包括使粘合劑表面與目標表面脫粘。在一些實施方式中，在與第一表面分離後，使粘合劑表面與第二表面粘合。
[0060]在一些實施方式中,第二表面與第一表面相同。在一些實施方式中，第二表面與第一表面重疊。在一些實施方式中，第二表面與第一表面物理連接，但不重疊。在一些實施方式中，第二表面與第一表面之間不存在物理連接。
[0061] 在一些實施方式中，粘合劑表面以第一粘合強度與第一表面粘合。在一些實施方式中，粘合強度為至少約 100mJ/m2,例如，200mJ/m2、300mJ/m2、400mJ/m2、500mJ/m2、600mJ/m2、700mJ/m2、800mJ/m2、900mJ/m2、1000mJ/m2、1100mJ/m2、1200mJ/m2、1300mJ/m2、1400mJ/m2、1500mJ/m2、1600mJ/m2、1700mJ/m2、1800mJ/m2、1900mJ/m2、2000mJ/m2、2100mj/m2、2200mJ/m2、2400mJ/m2、2600mJ/m2、2800mJ/m2、3000mJ/m2、4000mJ/m2、6000mJ/m2、9000mJ/m2、15000mJ/m2、20000mj/m2或30000mJ/m2，包括高於上述值中任一值的任意範圍和上述值中任意二值之間的任意範圍。
[0062]在一些實施方式中，粘合劑表面以一定的強度與第二表面粘合。在一些實施方式中，該粘合強度類似於第一粘合強度。在一些實施方式中，第二表面的粘合強度為至少約 400mJ/m2,例如，400mJ/m2、500mJ/m2、600mJ/m2、700mJ/m2、800mJ/m2、900mJ/m2、1000mJ/m2、1100mJ/m2U200mJ/m2U300mJ/m2U400mJ/m2,1500mJ/m2U600mJ/m2U700mJ/m2U800mJ/m2,1900mJ/m2、2000mJ/m2、2100mj/m2、2200mJ/m2、2400mJ/m2、2600mJ/m2、2800mJ/m2、3000mJ/m2或4000mJ/m2，包括高於上述值中任一值的任意範圍和上述值中任意二值之間的任意範圍。
[0063]在一些實施方式中，執行多個使粘合劑表面粘合和分離的循環。在一些實施方式中，執行2、3、4、5、7、10、12、15、18、20、25、30、35或40個使粘合劑表面粘合和分離的循環，包括高於上述值中任一值的任意範圍或者所述值中任意二值之間的任意範圍。
[0064]在一些實施方式中，該多個循環中的至少一個循環包括使粘合劑表面與第一表面粘合。在一些實施方式中，該循環中的至少一個循環包括使粘合劑表面與第一表面以外的表面粘合。在一些實施方式中，該循環中的至少一個循環包括使粘合劑表面與不是第一表面的兩個或更多個表面粘合。在一些實施方式中，該循環中的至少一個循環包括使粘合劑表面與第一表面的一部分和不是第一表面的至少一個表面粘合。在進行另外的循環時，粘合劑表面可以與不是第一表面的1、2、3、4、5、7、10、12、15、20、25、30或40個另外的表面粘合，包括高於上述值中任一值的任意範圍和所述值中任意二值之間的任意範圍。在一些實施方式中，任何兩個另外的表面可以重疊，可以物理連接但不重疊，和/或可以完全未物理連接。
[0065]在一些實施方式中，在使粘合劑表面與第一表面上分離後,對粘合劑表面進行清潔。在一些實施方式中，在使粘合劑表面與第二(或之後的)表面粘合前，對粘合劑表面進行清潔。在一些實施方式中，通過使粘合劑表面與膠帶接觸來清潔粘合劑表面。在一些實施方式中，通過對粘合劑表面施加空氣噴射來清潔粘合劑表面。在一些實施方式中，通過噴水來清潔粘合劑表面。在一些實施方式中,通過施加並剝離另一粘性表面除去表面汙染物來清潔PSA表面。在一些實施方式中，可以利用兩種以上清潔方法的組合來清潔粘合劑表面。
[0066]在一些實施方式中，執行5個或更多個粘合和分離的循環，例如5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、80、100個或更多個。在一些實施方式中，在上述循環(例如，5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、80或100個循環)的任一循環中的粘合步驟後，粘合劑表面可以下述粘合強度與下一表面粘合，所述粘合強度為至少約400mJ/m2，例如，500mJ/τα、600mJ/m2、700mJ/m2、800mJ/m2、900mJ/m2、1000mJ/m2、1100mJ/m2、1200mJ/m2、1400mJ/m2、1600mJ/m2、1800mJ/m2、1900mJ/m2、2000mJ/m2、2100mJ/m2、2200mJ/m2、2300mJ/m2、2400mJ/m2、2500mJ/m2、2600mJ/m2、27 00mJ/m2、2800mJ/m2、3000mJ/m2、3500mJ/m2 或 4000mJ/m2，包括高於上述值中任一值的任意範圍和上述值中任意二值之間的任意範圍。在一些實施方式中，在循環中的粘合步驟後，進行另外的分離步驟。在一些實施方式中，在該循環(例如，第15個循環)後進行一個或多個另外的循環。
[0067]在一些實施方式中，進行5個或更多個粘合和分離的循環，例如5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、80、100個或更多個。在一些實施方式中，在該循環(例如，5、10、
15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、80或100個循環)中的粘合步驟後，粘合劑表面具有下述粘合強度，該粘合強度為初始粘合強度的至少約50 %，例如粘合劑的55 %、60 %、65 %、70%,75%,80%,85%,90%,95%,96%,97%,98%,99%^； 100%，包括高於上述值中任一值的任意範圍和上述值中任意二值之間的任意範圍。在一些實施方式中，這些粘合值可在本文中提供的一個或多個所述清潔工序後提供。
[0068]另外的實施方式
[0069]本文認識到，壓敏粘合劑的重複使用會因結構變化(如造成表面汙損的粘合劑層的粘著破壞等)而受限制。這也會隨每次使用而極大地減弱粘附的粘合性。常規壓敏粘合劑的粘塑性或粘著性因剝離過程中的能量耗散而提供其強度。不過，這也使其因諸如形成纖絲、粘著破壞和汙損等結構變化而不可重複使用。相反，彈性層具有良好的結構完整性和粘著強度，並可清潔分離，但其粘合能較低。如本文中所述(並顯示在所附實施例中)，這些特徵的組合提供了理想的可重複使用的PSA，所述PSA表現出具有良好結構完整性的非汙損表面與類似於粘塑性粘合劑的粘合強度的結合。
[0070]在一些實施方式中，壓敏粘合劑具有其彈性表面的高結構完整性，使其清潔分離性、抗汙損性和可重複使用性。
[0071]在一些實施方式中，提供了複合粘合劑層，並且所述複合粘合劑層包括由較薄的彈性層(E)(或薄彈性表層)覆蓋的軟質粘彈性或粘塑性主體層(VE)。在一些實施方式中，所述材料具有優異的結構完整性、可重複使用性和VE材料所屬性質，以及優異的E材料所屬粘合性質。對於彈性層而言，複合層的粘合強度可以與粘彈性材料的粘合強度相當。然而，在一些實施方式中，複合層顯示出與表層彈性材料相似的清潔分離性(不留殘餘物)、可重複使用性和抗汙特性。
[0072]如以下實施例中所示，已對模型粘合劑聚二甲基聚矽氧烷聚合物顯示了上述複合構造，其中其主體芯層和表層利用2%和10%的交聯百分比生成。不過，其他粘彈性(芯層)和彈性(表層)材料的複合也可獲得粘彈性和可重複使用性的不同組合。高粘合強度的芯部粘彈性聚合物由彈性材料薄表層覆蓋來產生可重複使用的粘合劑的技術構思適用於聚合物的任何組合，所述聚合物包括市售粘合劑中使用的聚合物。
[0073]在一些實施方式中，粘合劑的汙損性可以通過頂部彈性層(例如，其含有10%交KPDMS)進行調節。由於頂表面的高彈性，其可防止汙垢和異物分子粘附於該表面並使表面長時間保持清潔。與其他粘合劑表面相比，其也更容易清潔，從而使得使用者可以反覆重複使用該粘合劑。類似地，在一些實施方式中，所開發的粘合劑還因芯部粘彈性層而顯示出良好的剝離強度以與粘附表面分離，所述芯部粘彈性層具有較高的耐剝離傾向。如壓敏粘合劑和許多其他粘合劑等現有粘合劑缺乏本發明的品質/性質。
[0074]疊層/多層粘合劑的製造需要如化學、物理和機械等大量工藝參數來形成層之間的強粘接。如果這些工藝無法實現這一點，則層之間的粘接將很弱並且這將不利地影響粘合劑性能，包括較弱的粘合劑粘接、不均一的粘合劑分離、低剝離應力等。不過，本發明提供的製造方法可顯示出層之間的強粘接，而不經任何進一步加工。例如，在製造過程中，由於PDMS材料有利的表面張力和兩個PDMS層之間的分子間鏈擴散而形成強粘接(如通過對同一粘合劑表面進行多次剝離試驗所確認的那樣)。剝離試驗結果(如下文中所示)顯示，在多次剝離之後，層之間的粘接保持先前的強粘接。雖然已對PDMS進行證實，但是應當理解這對其他彈性體也是成立的，並且實際上對可因其與彈性表層的適當粘接而用作PSA的任何粘彈性材料也是成立的。
[0075]實施例
[0076]實施例1
[0077]剝離試驗
[0078]本實施例概述各種壓敏粘合劑的各方面的試驗方法。在本實施例中，剝離試驗涉及通過使用由顯微操縱器支配的位移控制探針以100μπι/s的剝離速度豎直上提的所粘附的柔性蓋玻片。這一方法如圖4中所示。
[0079]該試驗用於測量各複合材料的粘合性。將含有彈性層和粘彈性層的粘合劑材料置於剛性基材上。將剛性D = 0.02Nm的柔性蓋玻片(柔性板)粘附於粘合劑膜。
分別表示複合、彈性和粘彈性層的厚度，並且△表示蓋玻片的位移。
[0080]各複合材料(C-l、C-2和C-3)和純彈性層(E)以及純粘彈性層(VE)的各力-位移試驗結果顯不在表1和2以及圖5A和圖6中。
[0081]如圖5A所示(表1中所列的組成)，複合壓敏粘合劑材料的粘合能顯示出隨複合材料中彈性表層厚度變化的複合行為。
[0082]表1
[0083]
【權利要求】
1.一種壓敏粘合劑材料，所述材料包含: 粘彈性層；和 位於所述粘彈性層上方的彈性層。
2.如權利要求1所述的壓敏粘合劑材料，其中，所述彈性層與所述粘彈性層的表面相鄰並粘接。
3.如權利要求2所述的壓敏粘合劑材料，其中，所述彈性層薄於所述粘彈性層。
4.如權利要求1所述的壓敏粘合劑材料，其中，所述粘彈性層包含: 矽酮、橡膠彈性體、丙烯酸酯共聚物、單丙烯酸酯低聚物、多丙烯酸酯低聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-乙烯/ 丁烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-乙烯/丙烯共聚物、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯共聚物或乙烯基醚中的至少一種的弱交聯或部分交聯的彈性體。
5.如權利要求4所述的壓敏粘合劑材料，其中，所述VE層用交聯劑包括甲基氫矽氧烷、過氧化苯甲醯、雙氮 丙啶、多官能性異氰酸酯、多丙烯酸酯或可共聚的芳香酮單體中的至少一種。
6.如權利要求4所述的壓敏粘合劑材料，其中，所述彈性層包含: 以下物質中至少一種的交聯度更高的第二彈性體，所述物質為具有高交聯百分比和低粘著性的矽酮、橡膠彈性體、丙烯酸酯共聚物、單丙烯酸酯低聚物、多丙烯酸酯低聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-乙烯/ 丁烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-乙烯/丙烯共聚物、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯共聚物或乙烯基醚。
7.如權利要求6所述的壓敏粘合劑材料，其中，所述粘彈性層的厚度為約I微米~約1000微米。
8.如權利要求7所述的壓敏粘合劑材料，其中，所述彈性層的厚度為約I微米~約200微米。
9.如權利要求5所述的壓敏粘合劑材料，其中，所述壓敏粘合劑材料的粘合劑表面具有至少約200mJ/m2的粘合強度。
10.如權利要求9所述的壓敏粘合劑材料，其中，所述壓敏粘合劑材料的所述粘合劑表面在與疏水性柔性玻璃表面的至少15個粘合和脫粘循環後的粘合強度為至少約200mJ/m2。
11.如權利要求10所述的壓敏粘合劑材料，其中，所述壓敏粘合劑材料的所述粘合劑表面在15個粘合和脫粘循環後的粘合強度為第一粘合和脫粘循環後的粘合強度的至少50%。
12.—種壓敏粘合劑材料的製造方法，所述方法包括: 提供粘彈性層； 在所述粘彈性層的表面上方塗覆彈性層；和 使所述粘彈性層和所述彈性層固化，由此製造壓敏粘合劑材料。
13.如權利要求12所述的方法，其中，提供所述粘彈性層的過程包括: 提供基材； 使所述基材與預聚物粘彈性膠體接觸； 使所述基材和所述預聚物粘彈性膠體旋轉，由此形成預聚物粘彈性膠體旋塗層；和 使所述預聚物粘彈性膠體旋塗層固化，由此製備粘彈性層。
14.如權利要求13所述的方法，其中，塗覆所述彈性層的過程包括: 使所述粘彈性層與預聚物彈性膠體接觸； 使所述基材、所述粘彈性層和所述預聚物彈性膠體旋轉；和 使所述預聚物彈性膠體固化，由此塗覆所述彈性層。
15.如權利要求14所述的方法，其中，所述預聚物粘彈性膠體包含約2%交聯藥。
16.如權利要求14所述的方法，其中，所述預聚物粘彈性膠體的厚度為約40微米~約520微米。
17.如權利要求14所述的方法，其中，所述預聚物彈性膠體包含約10%交聯藥。
18.如權利要求14所述的方法，其中，所述預聚物彈性膠體的厚度為約2微米~約100微米。
19.如權利要求13所述的方法，其中，使所述預聚物粘彈性膠體固化的過程在約85°C進行約48小時。
20.如權利要求13所述的方法，其中，使所述預聚物粘彈性膠體固化的過程進行約48小時。
21.如權利要求13所 述的方法，其中，使所述預聚物粘彈性膠體固化的過程在約85°C進行。
22.如權利要求14所述的方法，其中，使所述預聚物彈性膠體固化的過程在約85°C進行約48小時。
23.如權利要求14所述的方法，其中，使所述預聚物彈性膠體固化的過程進行約48小時。
24.如權利要求14所述的方法，其中，使所述預聚物彈性膠體固化的過程在約85°C進行。
25.一種壓敏粘合劑材料的使用方法，所述方法包括: 提供壓敏粘合劑材料，所述材料包括: 粘彈性層；和 位於所述粘彈性層上方的彈性層； 使所述壓敏材料的粘合劑表面與第一表面粘合； 使所述粘合劑表面與所述第一表面分離；和 使所述粘合劑表面與第二表面粘合。
26.如權利要求25所述的方法，其中，所述粘合劑表面以至少約2000mJ/m2的粘合強度與所述第一表面粘合。
27.如權利要求26所述的方法，其中，所述粘合劑表面以至少約1900mJ/m2的粘合強度與所述第二表面粘合。
28.如權利要求27所述的方法，所述方法還包括:進行至少三個另外的使所述粘合劑表面粘合和分離的循環。
29.如權利要求28所述的方法，其中，所述至少三個另外的循環中的至少一個包括使所述粘合劑表面與所述第一表面以外的表面粘合。
30.如權利要求25所述的方法，其中，所述第二表面和所述第一表面是同一表面。
31.如權利要求25所述的方法，所述方法還包括:在使所述粘合劑表面與所述第一表面分離後清潔所述粘合劑表面。
32.如權利要求31所述的方法，其中，在使所述粘合劑表面與所述第二表面粘合前，使所述粘合劑表面與膠帶接觸，由此清潔所述粘合劑表面。
33.如權利要求31所述的方法，其中，所述清潔過程包括噴射空氣來將所述粘合劑表面吹清潔。
34.如權利要求25所述的方法，所述方法還包括: 使所述粘合劑表面與所述第二表面分離；和 進行至少13個另外的使所述粘合劑表面與所述第二表面粘合和分離的循環，以提供總共15個粘合和分離循環，其中，所述粘合劑表面在第15個循環中以至少約1400mJ/m2的粘合強度與所述第二表面粘合。
35.如權利要求34所述的方法，其中，所述粘合劑表面在第15個循環中以至少約2400mJ/m2的粘合強度與所述第二表面粘合。
36.如權利要求34所述的方法，其中，所述粘合劑表面在第15個循環中以下述粘合強度與所述第二表面粘合，所述粘合強度為所述粘合劑表面在第一循環中與所述第一表面粘合時的粘合強度的至少約70%。
37.如權利要求34所述的方法，其中，所述粘合劑表面在第15個循環中以下述粘合強度與所述第二表面粘合，所述粘合強度為所述粘合劑表面在第一循環中與所述第一表面粘合時的粘合強度的至少約90%。
38.如權利要求34所述的方法，其中，所述粘合劑表面在第15個循環中以下述粘合強度與所述第二表面粘合，所述粘合強度為所述粘合劑表面在第一循環中與所述第一表面粘合時的粘合強度的至少約95%。
【文檔編號】C09J133/08GK103946327SQ201280057431
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2012年3月9日 優先權日:2011年12月19日
【發明者】A·夏爾馬, S·帕蒂爾 申請人:印度坎普爾理工學院