KR101581861B1 - 면상체와 그 생산 및 사용방법, 면상체가 포함된 어셈블리 - Google Patents

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프랑크 도만
우도 도미니카트
클라우스 케이테-텔겐뷔셔
우테 엘링만
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Abstract

본 발명은 자체 조절되는 방식으로 고유하게 가열가능하며 동시에 특히 높은 가요성을 갖는 양면 자가 접착성 평면 요소를 제공한다. 본 발명에 따르면, 포지스터(posistor) 가열 층, 접촉 층 및 접착제 층을 포함하는 층 순서를 갖는 평면 요소로서, 상기 접촉 층이 2차원의 천공된 접촉 요소이고 따라서 이 접촉 요소는 평면 요소 내에서 배킹(backing)에 적용되지 않은 접촉 요소로 존재하는, 평면 요소에 의해 달성된다. 본 발명은 접합 기판, 및 상기 언급한 종류의 평면 요소를 포함하는 자가 접합된 어셈블리; 상기 언급한 종류의 평면 요소를 생산하는 방법; 및 접착제 접합된 어셈블리를 가열하기 위한 상기 언급한 종류의 평면 요소의 용도를 추가로 제공한다.

Description

면상체와 그 생산 및 사용방법, 면상체가 포함된 어셈블리{FLEXIBLE HEATED PLANAR ELEMENT}
본 발명은 가열 층, 접촉 층 및 접착제 층을 포함하는 층 순서를 특징으로 하는, 제 1의 자가 접착성 측면 및 제 2 자가 접착성 측면을 구비한 평면 요소로서, 상기 가열 층이 접촉 층의 제 1 측면과 접촉하고 또 이와 전기적으로 전도되도록 소통되며, 접착제 층은 접촉 층의 제 2 측면과 접촉되고, 가열 층은, 전류가 통과하는 경우 가열되는 포지스터(posistor)로 설계된 고유하게 가열가능한 제 1 자가 접착제로 구성되고, 접착제 층은 제 2 자가 접착제로 구성되는, 평면 요소에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 이러한 종류의 평면 요소 및 접합 기판을 포함하는 접착제 접합된 어셈블리; 이 평면 요소의 생산 방법; 및 자동차 산업에서 기판을 접합시키고 또한 접착제 접합된 어셈블리를 가열하기 위한 이러한 평면 요소의 용도에 관한 것이다.
물품 또는 공간을 가열시키는데 전기 가열이 이용되는 다수의 분야가 있다. 전기 가열에서, 열 에너지 형태의 가열은 전기 에너지(자기 에너지를 포함하여)로부터의 전환에 의해 얻어진다. 전기 가열은 기본적으로 다양한 기술적 원리를 근간으로 할 수 있다.
용량 또는 유도 효과, 또는 전자기 복사를 토대로 열을 발생시키는 것 이외에도, 저항 가열 요소를 포함하는(그리고 저항 히터로 공지된) 가열 시스템이 확립되었다. 이러한 종류의 시스템에서, 전류가 저항 가열 요소를 통과하는 경우에 발생되는 열 에너지(줄 에너지)가 이용된다. 원칙적으로, 저항 가열 요소로, 본원에서는 0이 아닌 명확한 저항 값을 갖는 임의의 전기 전도체를 사용할 수 있다.
저항 가열 요소의 선택은, 차례로 저항 가열 요소의 저항 값 및 저항 가열 요소를 통해 흐르는 전류, 및 이에 따라 옴의 법칙에 따라 인가된 전압에 따라서 좌우되는, 얻고자하는 열 성능을 토대로 이루어진다.
결과적으로, 저항 가열 요소는 이 저항 가열 요소를 포함하는 전도 경로의 특성에 따라, 더욱 구체적으로는 이의 단면, 길이, 비 저항, 및 열 부하에 견디는 능력에 따라 선택된다.
자동차 산업에서, 특히 예를 들어 자동차 시트, 자동차 창문 및 외부 미러를 가열하기 위해 저항 가열기를 사용하는 것이 증가 추세에 있다. 상기 용도에서 목적하는 가열을 얻기 위해서, 가장 간단한 시스템은 평평하게 놓이는 저항 와이어를 포함한다. 그 경우 가열 출력은 일정하며, 이는 외부 메커니즘을 통해 조절된다.
최근에, PTC 요소로 알려진 요소가 이들 용도에서 저항 가열 요소로 확립되었다. PTC 요소는 전류 전도 구역이 양의 온도 계수(PTC)를 갖는 물질(이들 물질은 또한 포지스터로 지칭된다)로 구성되는 저항 가열 요소이다.
따라서, 포지스터는 전류를 전도하고 이의 저항은 온도에 따라 증가하며, 이에 따라 고온에서보다 저온에서 더 효과적으로 전류를 전도하는 물질이다. 저항 가열 요소(PTC 요소)로 포지스터 특징을 갖는 이러한 종류의 물질을 사용하면, 일정 전압이 그러한 가열 요소에 인가되는 경우 이 요소의 과열이 방지되는데, 그 이유는 작동 온도가 증가하면 가열 요소의 저항이 증가하고 이의 결과로 옴의 법칙에 따라 전류가 저항 증가에 비례하여 감소하기 때문이고, 전체 가열 출력이 감소되며 가열 요소가 다시 냉각된다는 이점이 있다. 특정 용도에 따라 다르나, 이러한 종류의 고유한 조절은 외부 조절 시스템 대신에 또는 이에 부가하여 온도를 제한하는데 사용될 수 있다.
자동차 공학에서도 또한, 이러한 종류의 PTC 요소를 사용하는 것이 확립되었다. 예를 들어, 자동차 외부 미러에 있어서, 예를 들어 알루미늄 전도체 면과 접촉된 PTC 요소가 접합되고, 이는 상기 미러 유리의 이면을, 미러 받침대에 있는 밑판(backing plate)에 연결시킨다. 이후 전압이 PTC 요소에 인가되면, 이것은 전류 흐름으로 인해 가열된다. 이것이 발생시키는 열은 양면 감압 접착 테이프를 통해 미러의 유리 표면으로 전달되어, 미러를 가열시킨다. 이러한 방식으로, 미러의 유리 표면 상에서 45℃ 내지 80℃의 온도가 얻어질 수 있다.
이러한 종류의 접착제 접합가능한 가열 요소에 사용된 포지스터는 일반적으로, 카본 블랙을 함유하는 부분적으로 결정성인 열가소성 물질, 예컨대 폴리에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 헥사플루오로프로필렌 또는 테트라플루오로에틸렌이다. 관련 분야의 기술이 DE 29 48 350 A1호, EP 0 307 205 A1호, EP 0 512 703 A1호 및 EP 0 852 801 A1호에 상세히 기재되어 있다. 이들의 미러 가열 장치에서, 포지스터는 잉크 형태로 연속하는 전도체 면에 적용되는데, 상기 전도체 면은 전형 적으로 두께가 75 ㎛ 내지 250 ㎛인 개별 배킹 호일(backing foil) 상에 놓인 전기 접촉용 전극으로 작용한다. 잉크 내에 함유된 용매는 건조의 마무리 단계에서 제거된다. 상기한 잉크는 EP 0 435 923 A1호에 포괄적으로 기재되어 있다.
전도체 면 및 고유하게 가열가능한 코팅 물질을 지닌 배킹 호일의 현재의 시스템만으로도 열을 얻기에는 충분하지만, 이는 상대적으로 복잡한 구성을 필요로 하는데, 그 이유는 가열 요소의 개별 부품들이 미러의 유리 뿐만 아니라 미러의 밑판에도 접합되어야 하기 때문이며, 상기 미러 밑판은 대부분의 경우에 가소성 아크릴로니트릴/부타디엔/스티렌(ABS)으로 구성된다. 이들 상이한 물질의 접착제 접합은 접착 테이프에 특수한 요건을 부과한다.
특정 기판의 물질을 토대로 고려하는 것에 추가하여, 가열 요소를 미러 판에 고정시키는데 사용되며 가열 요소로부터의 열을 미러 표면으로 전달시키는 이러한 종류의 감압 접착 테이프는, 매우 높은 열 전도성 뿐만 아니라, 고온에서의 열 전단 강도, 및 또한 내후성 및 저온에서의 감압성 접합에 대해서 특히 적합해야 한다. 이것은 마찬가지로 배킹 호일과 전도성 잉크를 포함하는 복합 테이프를 미러 받침대의 밑판에 고정시키도록 제공되는 개별 접착제 층에도 적용된다.
접착 테이프, 전도체 면을 구비한 배킹 호일, 및 고유하게 가열가능한 코팅 물질을 포함하는 복합 테이프에 부과되는 추가 요건은 이 복합 테이프의 파열 방지(anti-splintering) 기능에 관한 것이며, 상기 복합 테이프는 미러가 파열되는 경우에 조각들의 방출을 효과적으로 방지하도록 의도된다. 이것은 일반적으로 접착 테이프 내에 추가 배킹 호일을 사용함으로써 성취된다.
그러나, 대체로, 이러한 종류의 복합 테이프의 가요성은 고작 낮을 뿐이다. 결과적으로, 선행 기술에 공지되고 복합 테이프의 형태로 접합될 수 있는 가열 요소는 이들이 상대적으로 강성이라는 단점을 갖는다. 따라서, 복합 테이프는 만곡된 기판에 불량하게 접합되는데, 그 이유는 복합 테이프의 강도가 높은 기계적 저항을 지니면서 변형을 억제하기 때문이다. 이의 결과로, 접합 기판(지지체)으로부터 가열 요소가 국소적으로 또는 완전하게 분리될 수 있으며, 이는 전기적으로 발생된 열 에너지가 접합 기판으로 전달되는 것을 감소시키거나 심지어는 방해한다. 더욱이, 종래 접합가능한 가열 요소 구성이 갖는 강성은 상이한 접합 기판 사이, 예컨대 미러와 미러 받침대 사이에서의 접합의 기계적인 저온 충격 강도에 불리하다.
특히 넓고 만곡된 기판 표면의 경우에 발생하는 문제는, 제조 허용한계(manufacturing tolerance)(예컨대 미러 유리 및 밑판의 제조 허용한계)의 결과로 표면에 걸쳐 상이한 갭 치수가 발생되며 종종 이러한 상이한 갭 치수가 전체 영역의 접착제 접합을 막는다는 것이다. 이들 구역으로 또한 예를 들어, 접착제 접합 강도를 추가로 감소시킬 수 있는 빗물 또는 응결수와 같은 액체 또는 기체 매질(유체)이 침투할 수 있다.
이 효과는 특히, 2개의 공간 방향(광각 미러 또는 근접 미러)에서 만곡된 표면을 갖는, 확장된 시야 범위를 갖는 일체형(single-piece) 미러를 갖는 자동차 백미러의 경우에 문제시된다. 2개 방향으로의 상기한 만곡의 경우, 미러의 접합가능한 가열 요소로의 접합은, 그 위에 전도체 면 구조가 적용되는 강성의 배킹 호일에 의해 방지된다. 배킹 호일에 추가하여, 전도체 면이 또한 만곡된 기판으로의 접합을 방해하는데, 그 이유는 이들 전도체 면이 비교적 강성의 금속 층, 전도성 코팅 물질 또는 인쇄 잉크로 구성되기 때문이며, 이들은 신장되거나 많이 굽혀지는 경우에 파괴될 수 있고, 이는 이들 시스템에서의 전기 접촉이 신뢰성있게 보장되지 않음을 의미한다.
현대식의 자동차 외장 미러 구성에서 일어나는 다른 문제점은, 접합가능한 가열 요소에 추가하여 상기 자동차 외장 미러에서도 실현되어야 하는 추가 기능(예컨대, 미러의 전기변색 디밍(electrochromic dimming))이 존재한다는 것인데, 이의 실현은 마찬가지로 부품의 설비 깊이 또는 전체 두께에 기여한다. 상기한 점점더 두꺼워지는 기능적인 접합 구성과, 미러 유리 자체와 밑판 사이에서의 필요한 기능적 구조로 인해 이들의 두께가 점점 더 두꺼워짐으로써, 자동차 미러 설계시 디자이너의 자유가 심각하게 제한되고, 또한 외부 미러의 중량이 대체로 증가한다.
하나의 평면 요소 중에 접착 테이프를 갖는 가열 요소의 전기 전도성 구조의 조인트 구현에 의해 개선이 이루어졌다. 고유하게 가열가능하며 가열 기능과 감압 접착제 접합을 조합시킨 이러한 종류의 감압 접착제 평면 요소가 DE 103 10 722 A1호에 기재되어 있다. 그러나, 이 구성의 단점은, 접착제가 전기 전도성 성분의 비율로서의 이의 분율과 일치하여, 감압성 접합력을 점점 더 상실하게됨이 확인되었다는 것이며, 따라서 이에 의해 접착제의 가열이 시작될 수 있다. 이 경우에, 또한 일반적으로 비결정질의 감압 접착성 중합체를 사용하여 충분히 뛰어난 포지스터 특성을 형성시키는 것이 때때로 어렵다.
이러한 구성을 이용하면 또한 평면 요소의 부적절한 가요성 문제가 여전히 남아있고 결과적으로 접착제 접합의 신뢰성이 상당히 저하되며, 이 점은 차례로 접합을 통한 감소된 기계적, 전기적 및 열적 접촉을 일으켜서, 이용가능한 열의 최대량을 감소시키고 열 전달을 더욱 어렵게 만든다.
따라서, 본 발명의 과제는 상기한 단점이 없고, 만곡된 표면을 갖는 기판으로도 효과적인 기계적 및 전기적 접촉을 가능케하는 방식으로 형성되며, 그와 동시에 상기 기판에 대해 높은 접합 강도를 나타내고, 또한 간단한 구성을 지니며, 이로써 경제적 및 환경적 견지에서 바람직하게 생산될 수 있는 평면 요소를 제공하는 것이다. 구체적인 과제는, 증가된 가요성 및/또는 증가된 갭 채움성(gap bridging) 및 또한 더욱 얇은 구성을 제공하는 개선된, 고유하게 가열가능하며 양면 접합되는 평면 요소를 제공하는 것이다.
이 과제는, 시작부분에 상술된 유형의 평면 요소에 의해 당업자에 의해 놀랍게도 그리고 예상치 못하게 달성되는데, 상기 평면 요소에서 접촉 층은 적어도 실질적으로 2차원으로 연장된 천공된 접촉 요소이다. 이 2차원의 천공된 형태의 접촉 요소는 가요성의 특징, 및 이에 따라 증가된 파절 저항성(fracture resistance)을 제공한다. 이 경우 상기 접촉 요소는 평면 요소의 주 길이(주 연장 평면)에 대해 평행하게 가요성을 확보하며, 이로써 접촉 요소가 주 길이에 대해 횡으로 작용하는 힘에 대해 이동가능하게 가요성이고 생성되는 기계적 응력 하에서도 파열되지 않는다. 동시에, 접촉 요소의 적어도 실질적으로 2차원의 길이는, 전류를 전도하는 가열 층을 구비한 접촉 면의 단면이 충분히 커서 광범위한 가열을 보장하게 하고 이에 의해 주 기능을 보호하게 한다.
따라서, 본 발명의 평면 요소는 이의 가요성을 저하시키는 안정화용 배킹 호일을 필요로 하지 않는다. 이러한 맥락에서, 놀랍게도, 본 발명의 평면 요소가 상응하는 선행 기술의 구성보다 더 큰 접합 강도를 나타냄이 확인된다. 따라서, 특히 가요성 형태의 결과로, 파열 방지 기준은 심지어 추가적인 배킹 호일없이도 충족된다. 또한, 이러한 종류의 평면 요소를 사용하는 경우, 그렇지 않으면 단지 미가열된 양면 접착 테이프를 사용해서만 얻어지는 일종의 두께를 갖는 접합이 얻어질 수 있으며, 이로써 두꺼운 전체 구성에 대해 작용할 수 있게 된다.
뿐만 아니라, 상기 언급한 형태의 특징에 부가하여, 평면 요소가, 천공된 접촉 요소의 하위 구역의 전부가 천공된 접촉 요소를 통해 서로 전기 전도적으로 연결되도록 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 방식으로, 접촉 요소는 가열 층의 단일 전극(폴)으로 형성되어서, 전류가 포지스터 가열 층을 구비한 접촉 요소의 전체 접촉 영역(접촉 면)을 통과할 수 있고, 이로써 평면 요소의 실질적으로 전체 영역의 가열을 수행할 수 있게 된다. 이러한 방식으로, 최대 영역에 걸쳐 광범위하게 높은 가열 출력을 제공할 수 있다. 이후, 가열 층의 제 2 접촉(다른 전극 또는 다른 폴)은 평면 요소의 외측에 제공되는 추가의 접촉 요소를 통해 이루어진다: 예를 들어, 하나의 기판 상의 양호한 전류 전도체인 금속 층, 또는 다른 기판 상의 금속 층.
그러나, 상기 언급한 설계 구조 대신에, 천공된 접촉 요소가, 천공된 접촉 요소를 통해 서로 전기 전도적으로 연결되지 않는 2개 이상의 하위 구역을 구비하는 것이 또한 유리할 수 있다. 예를 들어 다수개의 개별 하위 섹션으로서 형성될 수 있는 이러한 종류의 개별 하위 구역을 통해, 접촉 요소 내의 가열 층 부분에 대한 가열 작용에 필요한 둘 모두의 전기 접촉(전극 또는 폴)이 실현될 수 있고, 이에 의해 평면 요소의 외측 상에 추가의 전류 전도 층이 필요치 않게 될 수 있어서, 이에 따라 접합 기판 상의 평면 요소의 최종 어셈블리가 매우 간편해지게 된다. 또한, 예를 들어 평면 요소의 영역에서 전압 기울기를 생성시키고 가열 출력을 특정 요건에 대해 개별적으로 적합하게 하기 위해서, 평면 요소의 개별 하위 섹션의 각각에 다양한 전압을 인가할 수도 있다.
상기 언급한 형태의 하나 이상의 특징에 부가하여, 또한 천공된 접촉 요소가, 주 길이가 적어도 실질적으로 하나의 공간 방향, 즉 우선 방향으로 진행되는 천공을 구비하는 것이 바람직하다. 이러한 방식으로, 기계적 안정성 및 전기적 접촉 단면에 대해 최소의 역 효과와 함께, 평면 요소의 한 방향으로의 특히 높은 수준의 가요성을 얻을 수 있다. 이것은 특히 예를 들어, 평면 요소가, 한 방향으로 많이 만곡되어 있고 작은 곡률 반경을 갖는 실린더의 외측과 유사한 표면으로 고정되는 경우에 두드러질 수 있다.
천공된 접촉 요소가 분지된 빗살 구조(branched comb structure) 또는 핑거 구조를 갖는 것이 추가로 유리할 수 있다. 이러한 종류의 형태는 단지 작은 천공 을 갖는 열 발생을 위한 평면 요소의 사실상 전체 영역을, 기계적 특성에 매우 유해한 효과를 미치지 않고 또는 층에 걸쳐 전압에서의 급격한 감소 가능성을 높이지 않고, 최적으로 이용할 수 있게 한다. 빗살 구조의 경우 및 핑거 구조(손가락 구조)의 경우에, 개별 빗살 또는 핑거는 주 가닥으로부터 분지된다. 이 경우에 주 가닥은 빗살 또는 핑거보다 더 큰 단면을 가질 수 있거나, 동일한 단면을 가질 수 있다. 빗살 구조와 핑거 구조 사이의 차이점은, 빗살 구조의 경우에 분지되는 요소들이 주 가닥과 동일 면 상에 위치하지만, 핑거 구조의 경우에는 이들 요소가 상이한 면으로부터 분지된다는 점이다. 둘 모두의 구조는 단일 또는 다수개의 가지들을 지닐 수 있으며, 접촉 요소가 단일 전극으로 설계되는 경우나 또는 접촉 요소가 접촉 층 내의 다수개의 전극으로 설계되는 경우에도 규칙적인 배열 및 불규칙적인 배열 모두가 이용될 수 있다.
제 1 자가 접착제에 있어서, 이 접착제는 상기 언급한 구체예의 하나 이상의 특징에 부가하여, 하나 이상의 전기 전도성 충전제를 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 방식으로, 다수의 용도에 대해 충분히 높은 가열 출력을 제공하는 포지스터 접착제를 특히 용이하고 비용 효과적으로 얻을 수 있다. 상기 맥락에서, 전기 전도성 충전제는 흑연, 탄소 나노입자 및 카본 블랙을 포함하는 군, 더욱 특히 전도성 카본 블랙으로부터 선택되는 것이 특히 유리하다. 상기 조성의 이점은, 이들 충전제가 중합체 매트릭스에 특히 양호하게 연결되어, 결과적으로 이러한 종류의 접착제가 대체로 높은 응집력(cohesion)을 보유하게 되고 따라서 강한 기계적 부하에 견디는 능력을 갖게 된다는 것이다.
제 1 자가 접착제의 포지스터 특성에 관해서는, 이 경우에 제 1 자가 접착제가 부분적으로 결정성인 중합체 또는 더 부분적으로 결정성인 블록 공중합체를 제 1 자가 접착제 중에 30중량% 초과, 바람직하게는 50중량% 초과의 분율로 포함하는 것이 특히 유리하다. 이것은, 제 1 자가 접착제로, 양호한 기술적 특성 뿐만 아니라 높은 전도성 및 동시에 매우 우수한 포지스터 특성을 나타내는 접착제가 사용될 수 있게 하며, 이에 의해 이들 접착제는 전류를 특정 정도로 제한하여 과열을 효율적으로 방지할 수 있게 된다.
더욱이, 이들 구체예에서, 전기 전도성 충전제가 제 1 자가 접착제 중에 1 내지 60중량%의 분율, 바람직하게는 5 내지 30중량%의 분율로 존재하는 것이 바람직한 것으로 입증되었는데, 그 이유는 이러한 방식으로 한편으로는 충분히 높은 전도성(전류가 자가 접착제를 통해 흐를 수 있게 함)을 갖는 동시에 충분히 낮은 전도성(레지스터에서의 전압 감소를 기준으로 생성된 열이 너무 크지 않도록)을 갖는 접착제가 구현될 수 있기 때문이며, 이로써 이 접착제는 포지스터 가열 조성물로 대체로 적합해지게 되며, 또한 높은 접착제 분획을 보유함으로써 접합 강도도 보장하게 된다.
상기 언급한 구체예의 하나 이상의 특징에 부가하여, 제 1 자가 접착제 및/또는 제 2 자가 접착제가 감압 접착제인 것이 바람직한 것으로 나타났다. 이러한 종류의 시스템은 예를 들어 평면 요소의 가열과 같은 추가 조작 단계를 필요치 않고서도 특히 간단한 접합을 가능케하므로, 이러한 종류의 자가 접착제는, 심지어 매우 불규칙한 기하구조 또는 열에 민감한 기판을 사용한 경우에도 사용될 수 있다.
유리한 것으로 입증된 감압 접착제(PSA)는 특히, 적어도 부분적으로 일반식 CH2=C(R1)(COOR2)(여기서, R1은 H 및 CH3을 포함하는 군으로부터 선택되고, R2는 H, 및 포화 또는 불포화의 분지되거나 분지되지 않은 치환되거나 치환되지 않은 C1 내지 C30 알킬라디칼을 포함하는 군으로부터 선택된다)의 하나 이상의 아크릴 단량체를 기재로 한 것들이며, 특히 PSA는 적어도 부분적으로 일반식 CH2=C(R1)(COOR2')(여기서, R1은 H 및 CH3을 포함하는 군으로부터 선택되고, R2'는 H, 및 포화 또는 불포화의 분지되거나 분지되지 않은 치환되거나 치환되지 않은 C2 내지 C20 알킬라디칼을 포함하는 군으로부터 선택된다)의 하나 이상의 아크릴 단량체를 기재로 한 것들이며, 또한 PSA는 적어도 부분적으로 상기한 하나 이상의 아크릴 단량체와 중합가능하며 특히 작용기를 갖는 비닐 화합물, 말레산 무수물, 스티렌, 스티렌 화합물, 비닐 아세테이트, 아크릴아미드 또는 이중 결합으로 작용화된 광개시제를 포함하는 군으로부터 선택되는 공단량체를 기재로 한 것들이다. 그러나, 대신에 PSA는 또한 적어도 부분적으로 천연 고무 화합물 및/또는 합성 고무 화합물, 및 또한 실리콘 접착제를 포함할 수 있다. 이러한 종류의 PSA는, 평면 요소의 기술적 특징을 광범위하게 조절될 수 있으며, 이에 따라, 예를 들어 특정 기판 또는 주위 조건에 대해서 달성할 접합의 구체적인 조건에 맞출 수 있다는 이점을 제공한다.
감압 접착제로 구현되는 것 대신에, 상기 언급한 구체예의 하나 이상의 특징에 부가하여, 제 1 자가 접착제 및/또는 제 2 자가 접착제가 핫멜트(hotmelt) 접착제인 것이 유리할 수 있다. 이러한 종류의 핫멜트 접착제에 의해, 특히 높은 접합 강도를 얻을 수 있는데, 이것은 특히 접착제 접합에 아주 무거운 기계적 부하가 가해진 경우에 이 시스템이 사용되는 이유가 된다. 이러한 종류의 구체예는 물론, 2개의 자가 접착제(제 1 자가 접착제 및 제 2 자가 접착제) 중 하나가 PSA이고 2개의 자가 접착제 중 나머지 하나가 핫멜트 접착제인 것을 배제하지 않는다.
유리한 것으로 입증된 핫멜트 접착제는 특히, 폴리올레핀 및 폴리올레핀의 공중합체, 및 또한 이들의 산 개질된 유도체, 이오노머(ionomer), 폴리아미드 및 이들의 공중합체, 및 스티렌 블록 공중합체와 같은 블록 공중합체를 포함하는 군으로부터 선택되는 것들이다. 이러한 접착제 시스템에 의해, 높은 접합 강도와 함께 평면 요소의 기술적 특성을 특히 광범위하게 조절할 수 있고, 이에 따라 이들 특징을 달성하고자 하는 접합의 구체적인 상황에 맞출 수 있다.
상기 언급한 구체예의 하나 이상의 특징에 부가하여, 제 1 자가 접착제의 조성이 제 2 자가 접착제의 조성과 동일한 것이 바람직한 것으로 나타났다. 이러한 방식으로, 매우 간편한 방식으로 특히 높은 가열 출력을 갖는, 고유하게 가열가능한 평면 요소를 구현할 수 있다. 그러나, 그 대신 제 1 자가 접착제의 조성이 제 2 자가 접착제의 조성과 상이하여, 특히 상이한 유형의 2개의 접합 기판을 서로 접합시키는 것, 예컨대 극성의 유리 표면을 비극성의 중합체 표면, 예컨대 폴리올레 핀에 접합시킬 수 있는 것이 중요할 수 있다.
상기 언급한 구체예의 하나 이상의 특징에 부가하여, 평면 요소가 천공된 접촉 요소와 등을 마주하는 가열 층의 측면 상에 제 3 자가 접착제를 구비하는 것이 바람직한 것으로 나타났다. 이에 의해, 제 1 자가 접착제의 기술적 특징을 평면 요소의 자가 접착제 측면의 기술적 특징으로부터 분리할 수 있다. 따라서, 특히 대체로 높은 접합 안정성을 달성할 수 있는데, 그 이유는 접착제가 평면 요소의 자가 접착제 측면 상의 특정 기판에 대해 개별적으로 맞춰질 수 있는 동시에, 가열 층이 접촉 요소 상에 특히 양호하게 고정되도록 적합해질 수 있기 때문이며, 이 점은 접촉 요소의 표면 물질과 기판 표면의 물질이 매우 상이한 경우에, 예컨대 금속 접촉 요소와 예를 들어 폴리올레핀 기판의 경우에서 특히 중요하다.
상기 언급된 구체예의 하나 이상의 특징에 부가하여, 평면 요소는 1 mm 미만, 바람직하게는 10 ㎛ 내지 400 ㎛ 범위 내, 더욱 바람직하게는 20 ㎛ 내지 200㎛ 범위 내의 가열 층 두께를 지닐 수 있다. 이러한 방식으로 가열 층 두께를 구현하면, 한편으로는 가열 층이 충분히 높은 가열 출력을 제공하기에 충분히 두껍고 다른 한편으로는 가열 층 내에서 신속한 열 전도 및 가요성 및 점착력에 관해서는 양호한 기계적 특성을 보장하도록 충분히 얇기 때문에, 최적 특징이 보장된다.
뿐만 아니라, 평면 요소는, 상기 언급한 구체예의 하나 이상의 특징에 부가하여, 가요성의 영구적인 배킹을 포함하는 것이 유리하다. 이것은 높은 가요성을 지닌 특히 안정한 평면 요소를 생성케 한다. 그러나, 이 대신 평면 요소는 배킹을 함유하지 않는 형태일 수도 있다. 이것은 특히 높은 가요성이 요구되고/되거나 낮 게 형성된 평면 요소의 깊이가 요구되는 경우에 특히 바람직하다.
취급의 용이함에 관해서는, 또한, 평면 요소가 상기 언급한 구체예의 하나 이상의 특징에 부가하여, 이의 제 1 자가 접착제 측면 및/또는 이의 제 2 자가 접착제 측면 상에 임시 배킹을 갖는 것이 효과적인 것으로 나타났다. 그러한 배킹의 결과, 생산, 저장 및 접합 중에 의도치 않은 점착이 발생하는 것을 방지할 수 있고 또한 이로써 이들 단계가 더욱 용이해질 수 있다.
본 발명의 추가 일면에 따르면, 접합 기판 및 상기 언급한 평면 요소 중 하나를 포함하는 접착제 접합된 어셈블리가 제안된다. 현재까지 알려진 접착제 접합된 어셈블리는, 이들이 만곡된(굽은) 표면에 내구성있고 신뢰성있게 접합될 수 없다는 단점이 있었는데, 이는 한 면 상에서 만곡된 표면에 접합된 자가 접착성 평면 요소의 고유 강성으로 인해 만곡된 표면으로부터 분리가 일어날 수 있기 때문이다. 이러한 단점은 본 발명의 평면 요소를 이용함으로써 해소된다. 본 발명의 평면 요소는, 특히 접착제 접합된 어셈블리가 하나 이상의 양면 자가 접착제 평면 요소와 접합 기판으로서 시야 판 또는 미러 판과의 어셈블리인 경우에 바람직한데, 그 이유는 이러한 종류의 시스템에서 접합 기판의 높은 고유 중량은, 받침대로부터 접합 기판의 분리와 이의 잠재적인 결과인 접합 기판의 파괴가 특히 문제됨을 의미하기 때문이다.
또한, 본 발명은 자동차 산업에서의 접합 기판에 대한, 더욱 구체적으로는 상기 언급한 접착제 접합된 어셈블리를 가열하기 위한 상기 평면 요소의 용도를 제안한다. 만곡된 표면을 갖는 접합 기판에 접합된, 현재까지 알려진 유형의 접착제 접합된 어셈블리가 고유하게 가열되는 경우에, 접착제가 가열되면 접착제가 연화되고, 이에 따라 점착력이 감소된다. 현재까지 사용된 평면 요소의 높은 고유 강성 때문에, 연화된 접착제의 분할, 및 접합 기판으로부터 접착제 접합된 어셈블리의 분리가 초래될 수 있다. 상기 단점은, 접착제 접합된 어셈블리를 가열시키기 위한 본 발명의 평면 요소를 사용함으로써 방지된다.
또한, 본 발명에 따르면, 이러한 종류의 평면 요소가, 예를 들어 캡슐화된 활성 물질을 피부 또는 가죽의 최상면에, 예를 들어 국소 활성 또는 경피 패치의 형태로 방출하기 위해, 사람 또는 동물 신체의 표면 상에 접합되는 용도가 또한 가능하다. 이 경우에, 평면 요소는 열에 의해 방출될 수 있거나 열에 의해 방출이 지지되는 하나 이상의 활성 물질을 지닌다. 이와 관련하여, 특히 간편하게는, 상기 평면 요소에서는 상응하는 활성 물질의 시간 조절되며 양 조절되는 방출이 일어날 수 있다.
종국적으로, 본 발명은 제 1 접착제 층을 형성하는 단계, 천공된 접촉 요소를 제 1 접착제 층의 표면에 직접 적용하는 단계, 및 제 2 접착제 층을 상기 천공된 접촉 요소의 표면에 적용하는 단계를 포함하는, 평면 요소의 생산 방법을 제공한다. 현재까지의 방법에 따르면, 접촉 요소가 항상 영구적인 배킹 상에서 사용되어, 이에 따라 일반적으로 낮은 가요성을 갖는 단지 두껍기만 한 평면 요소가 제공되었다. 접촉 요소를 접착제의 표면 상에 직접 적용함으로써, 낮은 수준의 조작 복잡성으로, 이 목적을 위해 접촉 요소를 배킹(영구적이거나 임시적인)에 개별적으로 적용시키지 않고서도 얇은 두께의 평면 요소를 얻을 수 있고, 이로부터 생산 방 법이 대체로 간단해진다.
다르게 지시되지 않는 한, 개별적인 유리한 구체예는 필요한 경우 서로 조합될 수 있고, 상기한 것과 같은 유리한 효과 및 다른 효과를 얻는데 사용될 수 있다; 따라서 이러한 특징들은 또한 독립항의 특징과 함께 그 자체로 보호가능한 것으로 간주된다.
본 발명을 예시하기 위하여, 본 발명의 부분 특징들의 개별 구성요소의 특정의 대표적인 실시예에 대한 설명을 포함하는 본 발명의 일반적인 설명이 하기되어 있으며, 상기 실시예는 목적하는 구체적인 특성의 함수로서 대체로 임의로 서로 결합될 수 있다.
원칙적으로, 본 발명은 제 1 자가 접착제 측면 및 제 2 자가 접착제 측면을 구비한 평면 요소를 제공한다. 본 명세서의 목적을 위한 평면 요소는, 실질적으로 2차원 길이를 갖는, 특히 모든 통상적이며 적합한 구조를 포함한다. 이들은 접합을 가능하게 하고, 다양하게 구현될 수 있으며, 더욱 구체적으로는, 접착 시트, 접착 테이프, 접착 라벨 또는 형상화된 다이컷 형태의 가요성을 지닐 수 있다.
이러한 평면 요소는 이의 제 1 표면 및 또한 이의 제 2 표면 상에 자가 접착제를 구비한다.
제 1 및 제 2 표면은 여기서 각각 주 길이에 대해 평행한 평면 요소의 2개의 표면, 즉 이의 상부 면 및 바닥 면에 상응한다.
표면은 본 명세서의 목적상 특히 이 표면 상에 적어도 국소적으로 그러나 바람직하게는 다수 영역에 걸쳐 또는 심지어는 전체 영역에 걸쳐 자가 접착제를 지니는 경우의 자가 접착제를 의미한다. 본원에서의 자가 접착제는 제한없이 감압 접착제 및/또는 핫멜트 접착제 기재의 모든 접착제, 말하자면 자체적으로 기판에 영구적으로 접합될 수 있는 접착제를 포함한다. "기재의" 또는 "토대의"는 본원에서, 접착제 시스템 중에 추가의 고분자 접착제 또는 개질되는 보조제 또는 첨가제를 사용함으로써 접착제의 특성에 추가로 영향을 미치는 것을 마땅히 배제하지는 않으면서, 이 접착제 시스템의 기술적 특징이 적어도 이 접착제 또는 이들 접착제 구성성분(기본 중합체로 지칭됨)의 기본 특성에 따라 크게 좌우됨을 의미한다.
감압 접착제(PSA)는 심지어 상대적으로 약하게 적용된 압력 하의 실온에서 기판에 영구적으로 접합될 수 있는 접착제이다. 이와는 달리, 핫멜트 접착제는 단지 고온에서만 기판과 영구적으로 접합이 일어나는 접착제로서, 여기서 생성되는 접합은 접합을 실온으로 후속하여 냉각시키는 경우에도 유지된다. PSA 및 핫멜트 둘 모두의 접합력은 이들의 부착 특성으로부터 비롯된다.
접착(adhesion)은 전형적으로 계면에서 일어나는 분자간 상호작용력 때문에 이들의 계면에서 서로 접촉하게 되는, 2개 상이 함께 고정됨으로써 얻어지는 물리적 효과를 의미한다. 따라서, 접착은 접착제의 기판 표면으로의 부착을 정의하며, 이는 점착성(tack) 및 접합 강도로 측정될 수 있다. 접착제의 접착에 특정 방식으로 영향을 미치기 위해서는, 일반적으로 가소제 및/또는 접합 강도 증가용 수지(이는 점착제로 지칭됨)를 접착제에 첨가한다.
응집은 전형적으로 분자간 및/또는 분자내 상호작용 때문에 물질 또는 조성물이 내부적으로 함께 유지되게 되는 물리적 효과를 의미한다. 따라서, 응집력은 접착제의 컨시스턴시(consistency) 및 유동성을 결정하며, 이는 예를 들어 점도 및 고정력으로 측정될 수 있다. 접착제의 응집을 특정 방식으로 증가시키기 위해서는, 종종 추가 가교가 수행되는데, 이를 위해 반응성(및 이에 따라 가교가능한) 구성성분 또는 다른 화학적 가교제가 접착제에 첨가되고/되거나 후처리 시에 접착제에 화학선(고-에너지) 방사(radiation)에 주어진다.
감압 접착제의 기술적 특징은 접착 특성과 응집 특성 사이의 관계에 의해 주로 결정된다. 예를 들어 특정 용도에서는 사용된 접착제가 매우 응집성이다. 즉, 특히 강한 내부 고정력을 지니지만, 다른 용도에 대해서는 특히 높은 접착이 요구되는 것이 중요하다.
본 발명에 따르면, 평면 요소는 규정된 층 순서를 갖는다. 층 순서는 더욱 구체적으로 이들의 주 길이에 대해 수직으로 서로 포개지게(적층된 형태로) 배열되며 각각 이들 사이에 다른 층이 없이 서로 직접적으로 접촉하는 개별 층의 공간적 배열이다. 층은 더욱 구체적으로는, 하나의 공간 방향에서의 치수가, 주 길이를 규정하는 2개의 다른 공간 방향에서보다 훨씬 더 작은, 단일 기능 시스템의 2차원 배열이다. 그러한 층은 치밀하거나 천공된 구조일 수 있고, 특히 이들 물질이 이 층의 단일 기능에 기여하는 경우 이 층은 하나의 물질 또는 다양한 물질로 구성될 수 있다. 이 층은 전체 평면 길이에 걸쳐 일정한 두께를 가질 수 있거나 상이한 두께를 가질 수 있다. 또한, 하나의 층은 당연히 단 하나의 기능을 가질 수 있다.
본 발명의 층 순서에서, 가열 층과 접착제 층 사이에 접촉 층이 존재한다. 접촉 층은 전류의 양호한 전도체이며 전압을 가열 층에 인가시키고/시키거나 가열 층으로 전류를 통과시키는데 사용될 수 있는 임의의 층이다; 접촉 층은 따라서 외부 전기 공급선을 평면 요소에 연결시키는 기능(접촉하는 전극 기능)을 한다. 가열 층은 평면 요소를 가열하기 위한 임의의 층 셋업이다. 접착제 층은 접착제를 포함하고 평면 요소를 기판에 접착제로 연결시키기 위해 구성된 임의의 층이다.
따라서, 가열 층은 접촉 층의 제 1 측면(즉, 접촉 층의 상부면 또는 바닥면)과 접촉하며, 이에 따라 이들 2개의 층은 직접 - 즉, 즉각적으로 - 접촉한다. 더욱이, 가열 층은 접촉 층의 제 1 측면과 전기 전도적으로 연결된다. 연결은, 특히 연결하려는 하위 섹션의 저항과 연결의 접촉 저항으로 구성되는 연결의 전체 전기 저항이, 남아있는 전도성 구역 및 접촉의 전체 저항의 세기보다 크지 않은 세기를 갖는 경우에, 전기 전도성인 것으로 지칭한다.
또한, 접촉 층의 제 2 측면(다른 측면, 즉 접촉 층의 바닥 면 또는 상부면에 상응하는)은 접착제 층과 접촉되며, 이와 직접 접촉한다. 이 경우에 접착제 층은 제 2 자가 접착제로 구성된다. 적합한 자가 접착제에는 모든 통상적이며 적합한 감압 접착제 및/또는 핫멜트 접착제가 포함된다.
가열 층은 또한 본 발명에 따라 고유하게 가열가능한 제 1 자가 접착제로 구성된다. 모든 통상적이며 적합한 PSA 및/또는 핫멜트가 또한 제 1 자가 접착제로 적합하다. 고유하게 가열가능한 층은 그 자체로서 전기적으로 가열가능한 임의의 층인데, 즉 이 층은 층 내에 추가 부품 또는 부분 없이 전류가 이 층을 통과하거나 전압이 이 층에 인가되는 경우에 자체적으로 열을 생산할 수 있으며, 이 때 전류 또는 전압이 교류 전류 또는 전압이거나 직류 전류 또는 전압인 것은 중요하지 않다. 또한, 제 1 자가 접착제는 포지스터 형태를 취하는데, 이 포지스터는 전류가 통과하면 가온된다.
본 발명에 대한 핵심 요소로서, 접촉 층은 적어도 실질적으로 2차원으로 연장된 천공된 접촉 요소이다. 접촉 요소는 더욱 구체적으로는 전류를 전도하는 물질을 포함하는 요소이며, 이의 구조는 적어도 하위 구역에서 연속적으로 전류를 전기 전도시킨다. "적어도 실질적으로 2차원으로 연장된"은, 접촉 층을 구성하는 하위 구역들이 면적 배치 시에 층 내에 존재함을 의미하며, 개별적인 하위 구역들은 이 면적 배치에서 보호되지 않을 수 있다.
접촉 층은 가열 층과 전류 공급원 또는 전압 공급원 사이를 전기 전도적으로 연결시킨다. 이러한 배열에서, 접촉 층은 가열 층의 2개의 전극 연결(폴) 중 하나로 형성되거나, 둘 모두의 전극 연결을 형성할 수 있다. 접촉 층이 가열 층의 2개의 전극 연결 중 단 하나를 구성하는 경우에, 제 2 전극 연결이 전류를 가열 층을 통해 흐르게 하는데 그리고 가열 층을 가온시키는데 필요하다. 그 경우에, 이 제 2 전극 연결은, 본 발명의 평면 요소 내에서 - 예를 들어 부가적인 제 2 가요성 접촉 층의 형태로 - 형성될 수 있거나, 예를 들어 유리 표면 상의 금속 층(예를 들어, 미러의 은 층)으로서 2개의 접합하는 기판 중 하나 위에 설치될 수 있다.
본 발명에 따르면, 접촉 층은 이의 전체 영역에 걸쳐 폐쇄되어 있지 않고 대신 천공되어 있어서, 이러한 불연속적인 층은 층의 주 길이에 대해 수직인 방향으로 연장되는 릴리프(함몰부)를 갖는다. 결과적으로, 이 층 자체는 이의 전체 영역 에 걸쳐 치밀하지 않고 그 대신 층을 통해 연장(연속하는 구멍)될 수 있거나 단지 층의 일부들(예를 들어, 접촉 층의 두께를 국소적으로 감소시키기 위한 공동)로 제한되는 릴리프를 갖는다. 함몰부는 예를 들어 균일하거나 변화하는 폭의 규칙 또는 불규칙적인 임의의 형태일 수 있으며, 수직이거나 사선이거나 만곡된 형태의 벽 섹션 등을 지닐 수 있다. 상기 함몰부는 따라서 접촉 층 내에서 상이한 방향으로 진행될 수 있거나 하나의 특정의 우선 방향을 지닐 수 있어, 접촉 층은 이의 주 길이 내에서 이의 우선 방향에 대해 횡으로 특히 높은 가요성을 지니게 된다.
이들 함몰부의 특정 구체예에 대해 살펴보면, 접촉 요소는 예를 들어 단절된 영역, 접혀지거나 분지된 와이어 구조 등, 예를 들어 단일 또는 다수개의 분지된 빗살 구조 또는 핑거 구조의 다양한 형태를 취할 수 있다. 추가의 적합한 접촉 요소는 예를 들어 천공된 금속 호일, 팽창된 금속 그리드(grid), 와이어 그리드, 금속 메쉬, 또는 전기 전도성 부직물(nonwoven)이다. 비금속 전도체 및 금속 산화물(예를 들어 인듐 주석 산화물) 또는 고유하게 전도성인 중합체가 본 발명에 따라 사용될 수 있다. 평면 요소의 가요성을 개선시키기 위해, 상기한 하나 이상의 접촉 층은 바람직하게는 50 ㎛ 미만, 바람직하게는 20 ㎛ 미만 또는 심지어 10 ㎛ 미만의 평균 또는 최대 두께를 갖는다.
전류를 전도하는 접촉 요소의 구역들은 서로(모든 구역 또는 이들 구역의 단지 일부) 전도되도록 연결될 수 있거나, 각각 접촉 요소를 통해 다른 구역들과 전도적으로 연결되지 않는 접촉 요소의 개별 구역으로 존재할 수 있다. 적합한 경우, 이들 구역의 일부는 또한, 서로 전기 전도적으로 연결될 수 있고, 이들 구역의 나머지는 각각 개별적으로 존재할 수 있다. 이것은 물론, 사실상 본 발명에 따라 필수적인, 가열 층을 통한 전도적 연결을 배제하지는 않는다.
특히 서로 전도적으로 연결되지 않으며 가열 층의 2개의 전극 리드(폴)로 설계되는 2개 구역을 포함하는 접촉 요소가 제공된다. 전체 접촉 요소가 대체로 전도성인 경우에, 이 접촉 요소는 가열 층의 2개 폴 중 하나로 사용되며, 이 경우에 전류 흐름은 주로 주 길이에 대해 수직인 방향으로 주로 가열 층을 통과하여 일어나는 반면, 접촉 요소가 2개의 전극 연결을 나타내는 배열의 경우에서는, 주 길이 내에서의 전류의 측면 흐름은 전류의 수직 흐름에 부가하여 또는 그 대신에 일어난다.
가열 층의 제 1 자가 접착제로서, 원칙적으로 실질적으로 분해되지 않고 이 자가 접착제를 통해 유동하는 전류를 전도하는 모든 자가 접착제를 사용할 수 있다. 자가 접착성 가열 층 내에서의 열은, 열이 예를 들어 다른 전열 변환기 또는 전기적으로 개시된 발열 화학 반응에 의해 다른 효과를 기초로 발생될 수 있다 하지만, 바람직하게는 전기 저항의 결과로 일어나는 이 층 자체에서의 전압 감소로부터 발생된다. 본 발명에 따르면, 이러한 평면 요소는 1회 또는 수회 사용을 위해 설계될 수 있다; 마찬가지로, 발열 공정은 1회 또는 다수회 실시될 수 있다. 이러한 종류의 가열 층은, 주 길이에 대해 수직으로, 1 mm 미만의 (평균) 두께, 바람직하게는 10 ㎛ 내지 400 ㎛ 범위 내의 두께, 더욱 바람직하게는 20 ㎛ 내지 200 ㎛ 범위 내의 두께를 가질 수 있다. 저항 가열기로 사용되는 층의 바람직한 예에서, 이 층은 한편으로는 층의 가열을 가능케할 정도로 충분히 높고 다른 한편으로는 층 을 통한 전류 흐름이 시작되기에 충분히 낮은 전기 저항을 가질 수 있다.
본 발명에 따르면, 이 가열 층은 또한 포지스터 특징을 지녀야 하는데, 즉 양의 온도 계수를 지녀야 하며 이에 따라 PTC 효과를 나타내야 한다. 이의 양의 온도 계수 및 저항의 측면에서, 층은 바람직하게는 PTC 효과의 결과로서 가열 층 내의 열 발생이 구체적인 작동 전압 및 구체적인 작동 전류에 대해 제한되어, 이 층이 열의 진행(development)에 대해 자체 조절적이며, 더욱 구체적으로는 규정된 최대 온도 수준을 초과하지 않도록 하는 방식으로 설계된다. 이로써, 평면 요소의 과열이 방지될 수 있다.
제 1 자가 접착제로서, 여기서는 하나 이상의 전기 전도성 충전제를 전기 전도성 물질로 포함하는 PSA 또는 핫멜트를 사용하는 것이 바람직하다. 전기 전도성 충전제는 독립적으로(즉, 자가 접착제 없이) 또는 자가 접착제와의 혼합물의 형태로만 전류를 전도하는 자가 접착제에 대한 혼합물이다.
충전제로, 원칙적으로 당해 제 1 자가 접착제와 상용성인 모든 적합한 충전제를 사용할 수 있다. 이러한 목적을 위해 흑연 및 카본 블랙, 더욱 구체적으로는 전도성 카본 블랙(예를 들어, 데구사 제품인 프린텍스(Printex)® XE), 및 이의 임의의 목적하는 조합물로부터 선택된 충전제를 사용한다. 또한 그 대신, 다른 탄소 기재 충전제, 더욱 구체적으로는 나노범위, 즉 500 nm 이하, 바람직하게는 200 nm 미만 또는 심지어는 50 nm 미만의, 하나 이상의 공간 치수에서 길이를 갖는 것들을 바람직하게 사용할 수 있는데, 이의 예로는 탄소 나노입자, 예컨대 탄소 나노튜브(예를 들어, 안와니(Ahwahnee) 제품인 탄소 나노튜브 또는 하이페리언 카탈리시 스(Hyperion Catalysis) 제품인 탄소 나노튜브 마스터배치), 탄소 나노섬유, 풀러렌 등이 있다.
유리하게는 충전제는 제 1 자가 접착제 중의 충전제의 분율이 제 1 자가 접착제의 일부에 대해서는 충분한 전도성을 보장하기에 충분히 크지만 다른 한편으로는 제 1 자가 접착제의 기계적 특성에 단지 약간만 악영향을 미칠 정도로 충분히 낮게 하는 양으로 사용된다. 또한, 특히, 탄소 나노튜브와 카본 블랙 또는 흑연의 조합물에서와 같이 상이한 종류의 충전제의 조합물이 또한 유리할 수 있으며, 이로써 매우 적은 양의 충전제를 사용하여 충분한 포지스터 특성이 얻어질 수 있다.
충전제는 부가적으로 표면 개질된 형태로 사용될 수 있다. 이것은, 예를 들어 제 1 자가 접착제 중에서의 탄소 나노튜브 또는 카본 블랙의 분산성을 개선시키기 위해, 제 1 자가 접착제의 특정 특성에 대해 특정 정도로 영향을 나타낼 수 있다. PTC 효과를 증가시키기 위해, 예컨대 카본 블랙 입자와 같은 전도성 충전제의 표면을 금속, 예컨대 니켈, 은 또는 금으로; 실란으로; 또는 포름아미드로 부분적으로 또는 완전히 커버할 수 있다.
전도성 및 이에 따라 달성가능한 온도 및 가열 속도를 지배하는 요인에는 전도성 충전제의 충전도, 말하자면 자가 접착제 내에서의 이의 질량 분율이 포함된다. 충전도를 높임으로써, 더욱 높은 전도도 및 가능하게는 또한 더욱 높은 온도를 달성할 수 있다. 그러므로, 제 1 자가 접착제의 전기 가열력 효과의 정도는 충전도에 의해 결정될 수 있다. 충전도는 유리하게는 1 내지 60중량%이다. 가장 바람직한 것은 5 내지 30중량%의 충전제를 사용하는 것이다. 전기 전도도 및 이에 따라 제 1 자가 접착제의 가열력은 또한 이의 기본 중합체에 따라 좌우된다.
포지스터 특성을 갖는 제 1 자가 접착제를 얻기 위해서, 전기 전도성 충전제가 중합 전에 및/또는 중합 동안에 제 1 자가 접착제의 단량체에 혼합될 수 있고/있거나, 단지 중합의 종료 후에 중합체와 배합될 수 있다. 바람직하게는, 전도성 충전제는 중합 후에 제 1 자가 접착제의 기본 중합체의 용융물에 첨가된다.
특히 제 1 자가 접착제가 용융물로부터 핫멜트 시스템으로서 본 발명의 평면 요소에 적용되는 경우에, 전기 전도성 충전제는 바람직하게는 용융물 내로 직접 도입된다. 이 경우에, 이의 균일한 혼입이 본 발명의 견지에서 바람직하다. 제 1 자가 접착제 내에서의 충전제의 균일한 분배는, 바람직하게는 이중 나사식 압출기, 연속 배합기(예를 들어, 부스 니더(Buss kneader)) 또는 유성형(planetary) 롤러 압출기 중에서의 배합에 의해 이루어진다. 이러한 조작의 하나의 이점은 개별 충전제와의 생산 조작의 단지 간편한 혼합과 용매가 불필요하다는 것이다.
가열층 내의 제 1 자가 접착제로, 원칙적으로 적합한 접착제 특성을 지니며 PTC 효과를 나타내는 - 즉, 포지스터 특징을 갖는 모든 중합체를 사용할 수 있다. PTC 효과의 발현 및 정도는 망상구조의 형성에 따라 - 예를 들어, 전도성 충전제 자체가 응집된 형태로 존재하는지 또는 그렇지 않은 지에 따라 다르다. PTC 효과는, 여기서 특히 생산 조작 중에 예를 들어, 물리적 특성에 대해 및/또는 거대분자의 배향에 대해 이방성(anisotrophy)을 도입함으로써 도입되는 제 1 자가 접착제의 고분자 성분 내의 배향을 포함하는 인자에 의해 보조될 수 있다.
전기 전도성 충전제를 함유한 자가 접착제가 포지스터 특성을 지닌 시스템으로 사용되는 경우에, 다중상(multi-phase)의 시스템, 더욱 구체적으로는 하나 이상의 상이 PTC 효과가 일어나는 온도 범위 내에서 부피 팽창 되고, 이 부피 팽창은 가열의 결과로 일어나며 일반적으로 인지된 과학적 설명(참조: J. Meyer in Polymer Engineering and Science, 13 (1973), pp. 462-468)에 따라 포지스터 특성을 적어도 부분적으로 담당하는 그러한 다중상의 시스템을 사용하는 것이 유리한 것으로 입증되었다. 본 발명의 맥락에서 다중상 시스템은 전도성 충전제에 추가하여 하나 이상의 추가 충전제를 갖는 중합체 또는 중합체 배합물을 기재로 하는 자가 접착제를 포함하는 것으로 이해된다.
이러한 맥락에서 부분적으로 결정성인 중합체를 지닌 그러한 자가 접착제를 사용하는 것이 특히 유리한 것으로 밝혀졌다. 사용된 부분적으로 결정성인 중합체 시스템은 단일상 및 다중상 시스템, 동종 중합체 및 공중합체, 특히 부분적으로 결정성인 블록 공중합체일 수 있다. 상기한 부분적으로 결정성인 중합체는 기본 중합체 자체의 일부일 수 있거나 보조성분을 나타낼 수 있다. 그러한 부분적으로 결정성인 중합체의 결정성의 하위 구역들은, 중합체 매트릭스가 연화되는 경우에 이의 비결정성 구획보다 더 큰 열 팽창을 나타낸다.
가열 층 내에서의 핫멜트 및/또는 PSA는 바람직하게는 30중량% 이상의 부분적으로 결정성인 중합체를 포함하며, 더욱 바람직하게는 자가 접착제 내에 50중량% 이상의 부분적으로 결정성인 중합체의 분율로 존재한다. 구체적으로 핫멜트 접착제에서는, 부분적으로 결정성인 중합체의 분율이 증가할수록 PTC 효과를 얻기 위한 적합성이 놀랍게도 급격히 증가하는 것이 확인되었다. 대조적으로, PSA는 부분적으로 결정성인 분율이 증가할수록 이의 감압 접착제 특성을 상실하며, 그래서 PSA를 사용하는 경우에, 충분히 높은 감압 접착제 효과를 얻기 위해서는, 부분적으로 결정성인 중합체의 분율이 핫멜트의 경우에서보다 더 낮게 유지되어야 한다.
결과적으로 핫멜트 접착제는 PTC 효과의 이용에 대해 예상을 뛰어넘어 매우 적합하다. 이러한 맥락에서 본 발명의 견지에서 제 1 자가 접착제가 접착제의 기본 중합체 내에 100중량%로 존재하거나, 이 접착제 중에 적어도 거의 100중량%로 존재하는 부분적으로 결정성인 중합체를 포함하는 핫멜트 접착제인 것이 특히 유리한 것으로 나타났다.
핫멜트 접착제 및/또는 감압 접착제에서, 제 1 자가 접착제로 결정화도가 20% 초과 또는 심지어는 40% 초과인 부분적으로 결정성인 중합체가 특히 유리하다. 상기 결정화도는 동적 시차 열량계(시차 주사 열량계; DSC)의 도움으로 측정될 수 있다.
따라서, 제 1 자가 접착제로서, 부분적으로 결정성인 열가소성 물질의 범위 내에서, 폴리올레핀(예를 들어, 저밀도 폴리에틸렌), 또는 폴리올레핀의 공중합체(예를 들어, 에틸렌-비닐 아세테이트(EVA), 에틸렌-아크릴산(EAA), 에틸렌-메타크릴산(EMAA), 에틸렌-에틸 아크릴레이트 또는 에틸렌-부틸 아크릴레이트), 이오노머, 폴리아미드 및/또는 이들의 공중합체를 사용할 수 있다. 또한, 이러한 물질은 충분히 높은 PTC 효과 뿐만 아니라 특히 유리한 핫멜트 접착제 특성을 보유하며, 이에 따라 핫멜트 접착제 기재의 제 1 자가 접착제에 대한 기본 중합체로 사용될 수 있다.
부분적으로 결정성인 열가소성 물질의 범위 내에서 산-개질된(예를 들어, 말레산 또는 말레산 무수물을 이용하여) 폴리올레핀 또는 이의 공중합체가 또한 바람직한데, 그 이유는 전도성 충전제, 예를 들어 카본 블랙 또는 탄소 나노튜브와 이들의 상용성이 특히 우수하기 때문이며 또한 이들 중합체가 사용되는 경우에 중합체 매트릭스 중에 충전제의 균질한 분산물을 제조하기에 특히 용이하기 때문이다.
사용된 매우 특히 바람직한 블록 공중합체는 스티렌 블록 공중합체, 예컨대 SBS(스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체), SIS(스티렌-이소프렌-스티렌 블록 공중합체), SEBS(스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 블록 공중합체) 또는 SEPS(스티렌-에틸렌-프로필렌-스티렌 블록 공중합체)이다.
또한 가열 중에 용융에 의해 PTC 효과를 지지하는 고분자 또는 무기 충전제를 첨가하는 것이 유리하다. 이들 충전제는 예를 들어, 매우 결정성의 폴리올레핀 왁스 또는 이온성 액체(저 융점 금속 염)일 수 있다. 충전제의 융점을 선택함으로써 포지스터 특성(PTC 효과)이 얻어지는 온도를 조절할 수 있게 된다.
본 발명에 따르면, 2개의 자가 접착제 중 하나, 또는 둘 모두의 자가 접착제가 감압 접착제(PSA)일 수 있다. 대신에, 2개의 자가 접착제 중 하나 또는 둘 모두의 자가 접착제가 핫멜트 접착제일 수 있다. 이 경우에, 물론 2개의 접착제 중 하나는 PSA이고 나머지 하나는 핫멜트일 수 있는데, 말하자면 제 1 자가 접착제가 PSA이고 제 2 자가 접착제가 핫멜트일 수 있거나, 제 1 자가 접착제가 핫멜트이고 제 2 자가 접착제가 PSA일 수 있다.
적합한 PSA에는, 적합한 감압 접착제 특성을 갖는, 즉 감압 접착 시스템을 갖는 모든 PSA 시스템이 원칙적으로 포함된다. PSA를 제조하기 위해 제공되는 단량체는 더욱 구체적으로, 생성되는 중합체가 실온 또는 이보다 높은 온도에서 PSA로 사용될 수 있도록 하는 방식으로 선택된다.
접착제는 본 발명의 견지에서 문헌("Handbook of Pressure sensitive Adhesive Technology" by Donatas Satas (van Nostrand, New York 1989))에 따른 감압 접착제 특성을 갖는 감압 접착제이다.
PSA에 대해 바람직한 중합체 유리 전이 온도(Tg)인 25℃ 이하의 Tg를 얻기 위해서는, 단량체 및 단량체 혼합물의 정량적 조성이 전형적으로, 이들이 폭스(Fox)에 의해 제시된 방정식과 유사하게, 생성되는 중합체의 유리 전이 온도(Tg)에 대해 목적하는 값이 하기 식에 의해 얻어지게 하는 방식으로 행동하도록 선택된다[비교: T.G. Fox, Bull. Am. Phys. Soc.1 (1956) 123].
Figure 112009045316721-pat00001
상기 방정식에서, n은 사용된 단량체의 일련 번호를 나타내고, Wn은 각 단량체 n의 질량 분율(중량%)을 나타내며, Tg,n은 각 단량체 n의 동종중합체의 각각의 유리 전이 온도(K)를 나타낸다.
따라서, 제 1 자가 접착제 및/또는 제 2 자가 접착제에 대해 적합한 PSA의 예로는 아크릴레이트 및/또는 메타크릴레이트, 천연 고무 및/또는 합성 고무 기재의 PSA가 있다.
따라서, 하기 물질의 특정 에이징(ageing) 안정성 및 이에 따라 장기간에 걸친 본 발명의 평면 요소의 반복된 가열 조작을 견디는 이들 물질의 능력 때문에, 아크릴산 및/또는 메타크릴산 기재의 그리고/또는 상기 언급한 화합물의 에스테르 기재의 PSA, 또는 수소화된 천연 또는 합성 고무 기재의 PSA를 사용할 수 있다.
예를 들어, 자유 라디칼 첨가 중합에 의해 수득될 수 있고, 적어도 부분적으로 일반식 CH2=C(R1)(COOR2)(상기 식에서, R1은 H, 또는 CH3 라디칼이고, R2는 H이거나 포화, 분지되거나 분지되지 않으며 치환되거나 치환되지 않은 C1 내지 C30 알킬 라디칼로 이루어지는 군으로부터 선택된다)의 하나 이상의 아크릴 단량체를 기재로 하는 아크릴레이트 PSA가 더욱 특히 적합하다. 상기한 하나 이상의 아크릴 단량체는 PSA 내에 50중량% 이상의 질량 분율을 가져야 한다.
하나의 특히 유리한 구체예에 따르면,
(a1) 적어도 부분적으로, 일반식 CH2=C(R1)(COOR2')(상기 식에서, R1은 H, 또는 CH3 라디칼이고, R2'는 포화, 분지되거나 분지되지 않으며 치환되거나 치환되지 않은 C2 내지 C20 알킬 라디칼로 이루어지는 군으로부터 선택된다)의 하나 이상의 아크릴 단량체를 기재로 하며,
(a2) 적어도 부분적으로, 상기한 하나 이상의 아크릴 단량체와 중합가능하며, 특히 작용기를 갖는 비닐 화합물, 말레산 무수물, 스티렌, 스티렌 화합물, 비 닐 아세테이트, 아크릴아미드, 및 이중결합으로 작용화된 광개시제로부터 선택될 수 있는 공단량체를 기재로 하는,
중합체를 추가로 사용할 수 있다.
바람직하게는, 상기한 하나 이상의 아크릴 단량체(a1)는 여기서 65 내지 100중량%의 질량 분율을 가지며, 상기한 하나 이상의 공단량체(a2)는 자가 접착제 중에 0 내지 35중량%의 질량 분율을 갖는다.
또한, 800,000 g/mol 이하의, 자가 접착제의 중량 분자 질량 Mw(중량 평균)이 특히 PSA의 목적하는 기계적 특성에 대해 유리한 것으로 입증되었다.
추가의 구체예에 따르면, 상기한 하나 이상의 자가 접착제는 또한 천연 또는 합성 고무 조성물 기재이거나 이 조성물을 포함할 수 있다. 천연 고무를 포함하는 자가 접착제에 있어서, 천연 고무는 자유롭게 선택가능한 분자량으로 분쇄된 후에, 여기에 전기 전도성 충전제가 첨가된다.
이러한 목적을 위한 하나의 특정한 구체예로, EVA(에틸렌-비닐 아세테이트) 또는 폴리올레핀과 같은 부분적으로 결정성인 중합체가 자가 접착제로 사용될 수 있거나 여기에 첨가될 수 있다. 더욱 구체적으로, 제 1 자가 접착제로 사용하는 경우에, 이들 접착제 시스템은, 결정체(crystallite)의 융점을 초과하는 경우에 그 내부에서 일어나는 결정질 상의 부피에서의 증가 때문에 PTC 효과를 추가로 보조하는 작용을 한다.
아크릴 및 메타크릴산 에스테르를 포함하는 일반식 CH2=C(R1)(COOR2")의 아크 릴 또는 메타크릴 단량체를 사용하는 것이 바람직하며, 상기 식에서 기 R2"는 포화된, 분지되거나 분지되지 않은, 치환되거나 치환되지 않은 C4 내지 C14 알킬 라디칼, 더욱 구체적으로는 C4 내지 C9 알킬 라디칼로 이루어지는 군으로부터 선택된다. 구체적인 예로는 메틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트, n-부틸 메타크릴레이트, n-펜틸 아크릴레이트, n-헥실 아크릴레이트, n-헵틸 아크릴레이트, n-옥틸 아크릴레이트, n-옥틸 메타크릴레이트, n-노닐 아크릴레이트, 라우릴 아크릴레이트, 스테아릴 아크릴레이트, 베헤닐 아크릴레이트, 및 이들의 분지된 이성질체, 예를 들어 이소부틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 2-에틸헥실 메타크릴레이트, 이소옥틸 아크릴레이트 또는 이소옥틸 메타크릴레이트가 있으나 상기 열거된 것들로 제한되지 않는다.
사용될 수 있는 추가 부류의 화합물은, 일반식 CH2=C(R1)(COOR2"')의 일작용성 아크릴레이트 및/또는 메타크릴레이트이며, 상기 식에서 라디칼 R2"'은 6개 이상의 탄소수를 지닌 가교되거나 가교되지 않은 시클로알킬 라디칼의 군으로부터 선택된다. 시클로알킬 라디칼은 또한 예를 들어, C1 내지 C6 알킬 기, 할로겐 원자 또는 시아노 기로 치환될 수 있다. 구체적인 예로는 시클로헥실 메타크릴레이트, 이소보르닐 아크릴레이트, 이소보르닐 메타크릴레이트 및 3,5-디메틸아다만틸 아크릴레이트가 있다.
하나의 바람직한 과정에서, 하나 이상의 치환기, 더욱 구체적으로는 극성 치 환기, 예를 들어 카르복실, 설폰산, 포스폰산, 히드록실, 락탐, 락톤, N-치환된 아미드, N-치환된 아민, 카르바메이트, 에폭시, 티올, 알콕시, 시아노, 할라이드 및 에테르 기를 함유하는 아크릴 단량체 및/또는 공단량체가 사용된다.
아크릴 단량체(a1)의 견지에서 매우 유리하게 적합한 것은 하기 군으로부터 선택되는 단량체들이다: 메틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트, n-부틸 메타크릴레이트, n-펜틸 아크릴레이트, n-헥실 아크릴레이트, n-헵틸 아크릴레이트, n-옥틸 아크릴레이트, n-옥틸 메타크릴레이트, n-노닐 아크릴레이트, 라우릴 아크릴레이트, 스테아릴 아크릴레이트, 베헤닐 아크릴레이트, 이소부틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 2-에틸헥실 메타크릴레이트, 이소옥틸 아크릴레이트, 이소옥틸 메타크릴레이트, 시클로헥실 메타크릴레이트, 이소보르닐 아크릴레이트, 이소보르닐 메타크릴레이트 및 3,5-디메틸아다만틸 아크릴레이트를 포함하는 치환되거나 치환되지 않은 화합물.
중간 정도 염기성의 공단량체(a2), 예컨대 1개 또는 2개의 N-알킬-치환된 아미드, 더욱 구체적으로는 아크릴아미드가 마찬가지로 적합하다. 구체적인 예로는 여기서는 N,N-디메틸아크릴아미드, N,N-디메틸메타크릴아미드, N-3차-부틸아크릴아미드, N-비닐피롤리돈, N-비닐락탐, 디메틸아미노에틸 아크릴레이트, 디메틸아미노에틸 메타크릴레이트, 디에틸아미노에틸 아크릴레이트, 디에틸아미노에틸 메타크릴레이트, N-메틸올아크릴아미드, N-메틸올메타크릴아미드, N-(부톡시메틸)메타크릴아미드, N-(에톡시메틸)아크릴아미드, N-이소프로필아크릴아미드가 있으며, 상기 열거한 것들로 제한되는 것은 아니다.
공단량체(a2)의 추가의 바람직한 예로는 히드록시에틸 아크릴레이트, 히드록시에틸 메타크릴레이트, 히드록시프로필 아크릴레이트, 히드록시프로필 메타크릴레이트, 알릴 알콜, 말레산 무수물, 이타콘산 무수물, 이타콘산, 글리세리딜 메타크릴레이트, 페녹시에틸 아크릴레이트, 페녹시에틸 메타크릴레이트, 2-부톡시에틸 아크릴레이트, 2-부톡시에틸 메타크릴레이트, 시아노에틸 아크릴레이트, 시아노에틸 메타크릴레이트, 글리세릴 메타크릴레이트, 6-히드록시헥실 메타크릴레이트, 비닐아세트산, 테트라히드로푸르푸릴 아크릴레이트, 베타-아크릴로일옥시프로피온산, 트리클로로아크릴산, 푸마르산, 크로톤산, 아코니트산, 디메틸아크릴산이 있으며, 상기 열거한 것들로 제한되는 것은 아니다.
추가의 바람직한 과정에서, 비닐 화합물, 더욱 구체적으로는 비닐 에스테르, 비닐 에테르, 비닐 할라이드, 비닐리덴 할라이드, 알파 위치에 방향족 고리 및 헤테로사이클을 갖는 비닐 화합물이 사용되는데, 언급될 수 있는 이의 예에는 비제한적으로 예를 들어 비닐 아세테이트, 비닐포름아미드, 비닐피리딘, 에틸 비닐 에테르, 비닐 클로라이드, 비닐리덴 클로라이드, 스티렌 및 아크릴로니트릴이 포함된다.
특히 유리하게는, 하나 이상의 공단량체(a2)가, 더욱 구체적으로는 노리시(Norish) I 광개시제 또는 노리시 II 광개시제, 벤조인 아크릴레이트 또는 아크릴화된 벤조페논을 포함하는 군으로부터 선택된, 공중합가능한 이중 결합을 갖는 광개시제일 수 있다.
추가의 바람직한 과정에서, 기술된 공단량체(a2)는 높은 정적 유리 전이 온 도를 갖는 추가의 단량체와 혼합된다. 그러한 적합한 추가 단량체에는 방향족 비닐 화합물, 예컨대 스티렌이 포함되는데, 그 경우에 바람직하게는 방향족 고리가 C4 내지 C18 단위로 구성되며 이는 또한 헤테로원자를 함유할 수 있다. 특히 바람직한 예로는 4-비닐피리딘, N-비닐프탈이미드, 메틸스티렌, 3,4-디메톡시스티렌, 4-비닐벤조산, 벤질 아크릴레이트, 벤질 메타크릴레이트, 페닐 아크릴레이트, 페닐 메타크릴레이트, 3차-부틸페닐 아크릴레이트, 3차-부틸페닐 메타크릴레이트, 4-비페닐 아크릴레이트 및 4-비페닐 메타크릴레이트, 2-나프틸 아크릴레이트 및 2-나프틸 메타크릴레이트, 및 이들 단량체의 혼합물이 있으며, 상기 열거한 것들로 제한되지 않는다.
적합한 핫멜트 접착제에는 원칙적으로 적합한 핫멜트-접착제 특성을 갖는 모든 핫멜트 접착제 시스템, 즉 핫멜트 점착성을 갖는 시스템이 포함된다. 본 발명의 목적을 위한 핫멜트 점착성을 갖는 평면 요소는, 용융된 형태로 기판에 적용되고 냉각한 후에 ASTM D 3330-04(접합 기판 상에서의 제거 속도가 300 mm/분인 경우에)에 따른 실온에서의 접합 강도가 1 N/cm 초과, 더욱 구체적으로는 3 N/cm 초과, 또는 심지어는 5 N/cm을 초과하는 본 발명의 평면 요소이다.
따라서 PSA 대신에 또는 이에 추가하여, 본 발명의 평면 요소는 제 1 자가 접착제 및/또는 제 2 자가 접착제를 위해 핫멜트 접착제를 포함할 수 있다. 사용될 수 있는 핫멜트 접착제는 모든 통상적이며 적합한 핫멜트 접착제일 수 있으며, 그 예로는 합성 고무 기재의, 열 가소성 물질 기재의, 개질제 수지를 함유하는 엘 라스토머 기재의, 아크릴산 유도체-비닐 공중합체 기재의, 그리고 아크릴레이트 함유 블록 공중합체 기재의 것들이 있다.
이들 접착제 중에서 유리한 것으로 밝혀진 것들은 특히 폴리올레핀 및 폴리올레핀의 공중합체, 및 이들의 산 개질된 유도체, 이오노머, 폴리아미드 및 이들의 공중합체, 및 또한 블록 공중합체, 예컨대 스티렌 블록 공중합체를 포함하는 군으로부터 선택된 것들이며, 상기한 부분적인 결정성 접착제를 우선 참고한다. 상기 접착제는 물론 본원에서 제 2 자가 접착제에 대해서도 사용될 수 있다.
본 발명의 평면 요소에 대해 사용된 자가 접착제는 부가적으로 가교된 것들이 바람직하고, 이들은 높은 가교도를 달성하기 위해 사용되며, 이들은 특히 PTC 효과를 상승시키는(EP 0 311 412A1호 및 US 4 775 778A호와 비교하여) 효과를 가지며, 이에 따라 특히 제 1 자가 접착제에 대해 적합하다. 가교는 또한 NTC(네거티브 온도 계수) 효과의 결과를 제거하거나 감소시키는데, 상기 효과는 때때로 제 1 자가 접착제의 융점을 상회하는 온도에서 확인된다.
본 발명의 하나의 바람직한 구체예에 따르면, 제 1 자가 접착제의 기본 중합체는 바람직하게는 적어도 35%의 겔 값(gel value), 더욱 구체적으로는 60% 초과의 겔 값에 상응하는 가교도를 갖는다. 본원에서의 겔 값은 기본 중합체의 가용성 분획과 비가용성 분획의 합에 대한, 적합한 용매(예를 들어 톨루엔 또는 크실렌) 중에 가용되지 않는 기본 중합체 분획의 비이다.
높은 가교도는 예를 들어, 전자 빔을 이용한 가교 단계에서 얻어질 수 있다. 사용될 수 있는 전형적인 조사 장치는 선형 양극(cathode) 시스템, 주사 시스템(스 캐너 시스템) 또는 분할된 양극 시스템을 포함하는데, 단 이들은 전자 빔 가속화 장치들이다. 당해 기술 상태에 대한 포괄적 기재, 및 가장 중요한 공정 파라미터들은 문헌(Skelhorne, "Electron Beam Processing," in "Chemistry and Technology of UV and EB Formulation for Coating, Inks and Paints," Vol. 1, 1991, SITA, London)으로부터 확인된다. 전형적인 가속화 전압은 50 kV 내지 500 kV의 범위 내, 바람직하게는 80 kV 내지 300 kV의 범위 내에 위치한다. 사용된 조사량은 5 kGy 내지 150 kGy의 범위 내, 더욱 구체적으로는 20 kGy 내지 100 kGy의 범위 내에 있다. 고에너지 조사를 가능하게 하는 다른 공정을 또한 사용할 수 있다.
본 발명에 따르면, 가교도를 통해 전기 전도성 및 이에 따라 열적 가열에서 변화를 가져올 수 있다. 가교 반응에서 활성이 있는 전자 빔 조사량을 상승시킴(및 결과적으로 가교도를 상승시킴)으로써, 전기 전도성을 상승시킬 수 있고, 결과적으로 평면 요소의 가열 층을 통한 전류의 일정한 흐름과 함께, 자가 접착제의 달성가능한 온도가 증가한다. 마찬가지로 가교도를 통해 제 1 자가 접착제의 포지스터 특성을 조절할 수 있다.
가교 반응에 필요한 조사량을 감소시키기 위해서, 또한 자가 접착제와, 가교제 및/또는 가교 촉진제, 더욱 구체적으로는 열적으로 또는 전자 빔에 의해 여기가능한 것들을 혼합할 수 있다. 전자 빔 가교를 위한 적합한 가교제에는 예를 들어, 이작용성 또는 다작용성 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트, 또는 트리알릴 시아누레이트 및 트리알릴 이소시아누레이트가 포함된다. 혼합된 열 활성화 가교제로는 바람직하게는 이작용성 또는 다작용성 에폭시드, 히드록시드, 이소시아네이트 또는 실란이 있다.
접착제는 물론 추가의 제형화 성분 및/또는 애주번트(adjuvant), 예컨대 보조제(auxiliary), 안료, 유동성 첨가제, 접합 촉진용 첨가제, 가소제, 수지, 엘라스토머, 에이징 억제제(항산화제), 광 안정화제, UV 흡수제, 및 다른 보조제 및 첨가제를 포함할 수 있으며, 그 예로는 건조제(예를 들어, 분자 체 제올라이트 또는 산화칼슘), 유동화제 및 유동성 조절제, 습윤화제, 예컨대 계면활성제 또는 촉매, 및 또한 열 전도성 충전제, 축열성(heat-storing) 충전제, 또는 열에 의해서 방출되거나 열에 의해 방출이 보조되는 애주번트가 있다.
사용될 수 있는 보조제로는 모든 미세하게 분쇄된 고체 첨가제, 예컨대 초크, 탄산마그네슘, 탄산아연, 카올린, 황산바륨, 이산화티타늄 또는 산화칼슘이 있다. 추가의 예로는 탈크, 마이카, 실리카, 실리케이트 또는 산화아연이 있다. 언급된 이들 물질의 혼합물이 물론 사용될 수 있다.
사용된 안료는 특성상 유기 또는 무기일 수 있다. 모든 종류의 유기 또는 무기 색 안료가 적합하며, 그 예로는 광 안정성 및 UV 안정성을 개선시키기 위한 이산화티타늄과 같은 백색 안료, 또는 금속 안료가 있다.
유동성 첨가제의 예로는 건식 실리카, 필로실리케이트(예를 들어, 벤토나이트), 고 분자량 폴리아미드 분말 또는 캐스터 오일 유도체 기재의 분말이 있다.
접합 촉진용 첨가제의 가능한 예에는 폴리아미드, 에폭시드 또는 실란의 군으로부터 선택된 물질이 포함된다.
접합 성능을 개선시키기 위한 가소제의 예로는 프탈산 에스테르, 트리멜리트 산 에스테르, 인산 에스테르, 아디프산 에스테르 및 다른 아크릴산 디카르복실산의 에스테르, 지방산 에스테르, 히드록시카르복실산 에스테르, 페놀, 지방족, 시클로지방족 및 방향족 미네랄 오일의 알킬설폰산 에스테르, 탄화수소, 액체 또는 반고체 고무(예를 들어 니트릴 고무 또는 폴리이소프렌 고무), 부텐 및/또는 이소부텐의 액체 또는 반고체 중합체, 아크릴산 에스테르, 폴리비닐 에테르, 액체 수지 및 점착성 수지, 울왁스(woolwax) 및 다른 왁스에 대한 기제물질(baisis)을 구성하는 원료 물질 기재의 가소제 수지, 실리콘 및 또한 예를 들어 폴리에스테르 또는 폴리우레탄과 같은 중합체 가소제가 있다.
열에 의해 방출되거나 열에 의해 방출이 지지되는 애주번트는, 열로의 노출의 결과로 방출되거나 활성화되어 활성 물질의 조절된 전달을 가능케하는 활성 물질을 포함하는 그러한 시스템이다. 이러한 문맥에서 적합한 활성 물질은 열 방출 또는 활성화 시에 특정 활성을 나타내는 임의의 물질로서, 예를 들어 염료, 활성의 의료 또는 화장품 물질 또는 기폭제(초기 폭발제)가 포함된다. 상기 활성은 예를 들어, 물질의 방출의 결과로(예를 들어, 국소적으로 적용가능한 활성 물질의 경우에서와 같이) 또는 열 활성화 시에, 예를 들어 열 개시된 화학 반응 시에(예를 들어, 분자 재배열, 가교 반응 또는 분해) 또는 열 개시된 물리적 공정(예를 들어, 흡착/탈착 또는 상 전이)에서 시작될 수 있다. 열에 의해 방출될 수 있는 애주번트는 예를 들어, 용융가능한 매트릭스로 캡슐화되는 국소적으로 적용가능한 활성 의료 물질일 수 있다.
예를 들어 보조제와 가소제와 같은 추가 성분을 이용한 접착제의 제형화가 마찬가지로 당해 기술 분야에 공지되어 있다.
기술적 특징을 최적화하기 위해, 본 발명의 자가 접착제를 수지와 혼합시킬 수 있다. 첨가를 위해 사용될 수 있는 접착성 수지(접합 강도 증강성 수지)에는 제한 없이 문헌에 기재된 공지된 모든 접착성 수지가 포함된다. 대표예로는 피넨 수지, 인덴 수지 및 로진, 이들의 불균형화되거나 수소화되거나 중합되거나 에스테르화된 유도체 및 염, 지방족 및 방향족 탄화수소 수지, 테르펜 수지 및 테르펜-페놀 수지, 및 C5 내지 C9 및 다른 탄화수소 수지가 포함된다. 이들 및 추가 수지의 임의의 목적하는 조합물은 요건에 따라 생성되는 접착제의 특성을 조절하기 위해 사용될 수 있다. 일반적으로, 상응하는 기본 중합체와 상용성인(가요성인) 모든 수지를 사용할 수 있다; 더욱 구체적으로 모든 지방족, 방향족 및 알킬 방향족 탄화수소 수지, 순수 단량체 기재의 탄화수소 수지, 수소화된 탄화수소 수지, 작용성 탄화수소 수지 및 천연 수지를 참고할 수 있다. 하나의 바람직한 버전에서는 장기간에 걸쳐서 전기 전도성 및 가열성을 감소시키지 않는 수지를 사용한다.
평면 요소에 대한 추가의 유리한 구체예는 축열성 충전제를 층 중 하나 이상에 첨가함으로써 달성될 수 있다. 축열성 충전제는 본원에서 높은 열 용량을 갖는, 더욱 구체적으로는 0.7 J/gK 초과의 열 용량을 갖는 임의의 충전제인 것으로 이해된다. 이들 물질의 열 완충 효과의 결과로, 이러한 방식으로 가열 시에 균일한 프로파일, 및 또한 열 발생의 활성 공정의 종료 후에 장기간의 그리고 균일한 전달이 이루어질 수 있다. 유리하게 사용될 수 있는 높은 열 용량을 지닌 충전제 에는 예를 들어, 알루미늄, 베릴륨, 붕소, 칼슘, 철, 흑연, 칼륨, 구리, 마그네슘, 인, 또는 상기 언급한 물질의 화합물, 특히 산화알루미늄과 염화알루미늄, 탄산칼슘, 염화칼슘, 황산구리, 마그네타이트, 해마타이트, 탄산마그네슘 및 염화 마그네슘, 염화인 또는 산화인이 포함된다(이들 물질, 예컨대 기폭제의 경우에 칼륨 또는 인은 또한 평면 요소 내에서의 추가 기능을 달성할 수 있다).
자가 접착제 층 중 하나 이상이 높은 열 전도도, 더욱 구체적으로는 0.5 W/mㆍK 이상, 매우 바람직하게는 1 W/mㆍK 초과의 열 전도성을 갖는 것이 또한 유리하다. 이것은 예를 들어, 열 전도성 충전제, 특히 열 절연성이지만 높은 열 전도성을 갖는 충전제, 예를 들어 질화보론 또는 산화알루미늄을 첨가함으로써 얻어질 수 있는데, 그 이유는 높은 열 전도성 충전제는 전기 특성에 영향을 미치지 않기 때문이다. 그러나, 높은 전도성을 갖는 전기 전도성 충전제, 예를 들어 은, 알루미늄 또는 구리를 사용할 수도 있다. 특정의 열 전도성을 갖는 PSA는 핫멜트를 용융시키는데 필요한 에너지를 더욱 효과적으로 도입할 수 있어, 이로써 예를 들어 본 발명의 평면 요소가 접합 기판에 적용되는 경우에 주기 시간(cycle times)을 단축시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 제 1 자가 접착제 조성물은 제 2 자가 접착제 조성물과 동일하거나 상이할 수 있다.
가열 층, 접촉 층 및 접착제 층에 추가하여, 본 발명의 평면 요소는 추가 층들을 가질 수 있다. 따라서, 예를 들어 상기 평면 요소는 예를 들어, 천공된 접촉 요소와 등을 마주하는 가열 층의 측면 상에 제 3 자가 접착제를 제공함으로써 추가 접착제 층을 포함할 수 있다. 이 접착제는 또한 임의의 적합한 감압 접착제 또는 핫멜트 접착제일 수 있다: 예를 들어, 상기한 베이스 접착제 중 하나를 구비한 자가 접착제.
하나의 추가의 유리한 구체예에서, 가열가능한 평면 요소 중 하나 이상의 층에는, 상기 평면 요소의 최초 가열 시에 제 1 자가 접착제, 제 2 자가 접착제 및/또는 적합한 경우 제 3 자가 접착제에서 응집을 증가시키는 메커니즘이 구비된다. 이것은, 예를 들어 특히 평면 요소 자체의 (고유한) 가열에 의해 개시될 수 있는 열 개시된 후-가교의 결과로 가교 밀도에서의 증가를 통하여 이루어질 수 있다. 따라서, 유리하게는 이러한 종류의 평면 요소는, 먼저 하나 이상의 접합 기판과의 접합이 생성된 후에 제 1 가열이 수행되고, 이 동안에 접합의 고착이 일어나도록 하는 방식으로 사용된다.
평면 요소는 전형적으로 배킹 비함유 형태인데, 그 이유는 이에 의해 전체 평면 요소의 최대 가요성이 보장되기 때문이다. 그러나 또한 평면 요소에 가요성의 영구적인 배킹이 존재할 수도 있다. 이 배킹은 예를 들어 평면 요소의 기계적 특성, 예컨대 이의 천공 저항성에서 전반적인 개선을 이루기 위해 사용될 수 있다. 이러한 종류의 영구적인 배킹으로서, 모든 적합한 배킹 물질, 예컨대 금속 호일 및/또는 플라스틱의 필름, 텍스타일 평면 요소(예를 들어, 직물, 레이드, 편물 및 비직조된 패브릭), 또는 이들 물질의 조합물을 사용할 수 있다. 이러한 영구적인 배킹은 또한 전체 영역 또는 천공된 설계구조에 걸쳐 폐쇄될 수 있다. 그러나, 이러한 종류의 영구적인 배킹이 제공되는 경우에, 본 발명에 따르면 이 배킹은 접촉 요 소와 직접 접촉하는 것이 아니라 그 대신 자가 접착제 층 어느 하나에 배열되어야 한다.
이 경우에 영구적인 배킹이 또한 이의 높은 가요성에 추가하여 높은 열 전도도, 더욱 구체적으로는 0.5 W/mㆍK 이상의 또는 심지어는 1 W/mㆍK 초과의 열 전도도를 갖는 것이 유리하다. 특히 바람직한 물질은 열 전도성 충전제, 예컨대 질화보론 또는 산화알루미늄으로 충전된 중합체이다. 이러한 종류의 영구적인 배킹은 전체적인 구성의 가요성을 손상시키지 않도록 전형적으로 50 ㎛ 미만, 바람직하게는 25 ㎛ 미만의 두께를 갖는다. 구체적으로 열 전도성 배킹을 통하여, 핫멜트 접착제를 용융시키는데 필요한 에너지를 더욱 효과적으로 도입할 수 있는데, 이에 의해 예를 들어 본 발명의 평면 요소가 접합 기재에 적용되는 경우에 주기 시간이 단축되게 된다. 특히 유리한 하나의 구체예에서, 영구적인 배킹은 고분자 포말 형태를 취하는데, 그 이유는 이것이 전체 평면 요소의 가요성을 실질적으로 손상시키지 않기 때문이다.
상기 평면 요소는 이의 제 1 자가 접착제 측면 상에 및/또는 이의 제 2 자가 접착제 측면 상에 임시 배킹을 추가로 구비할 수 있다. 이러한 종류의 임시 배킹으로, 임의의 방출 효과를 갖는 라이너 물질, 예컨대 외부 자가 접착제 중 하나를 적어도 부분적으로 커버하는 이형지 또는 인-프로세스(in-process) 라이너를 사용할 수 있다. 적합한 라이너 물질의 예로는 잔여물없이 재분리가능한, 이형 효과를 갖는 모든 실리콘처리되거나 불소화된 필름이 포함된다. 여기서 언급될 수 있는 필름 물질에는 단지 예로서 PP(폴리프로필렌), BOPP(이축 배향 폴리프로필렌), MOPP(일축 배향 폴리프로필렌), PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트), PVC(염화폴리비닐), PU(폴리우레탄), PE(폴리에틸렌), PE/EVA(폴리에틸렌-에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체) 및 EPDM(에텐-프로필렌-디엔 삼원혼성중합체)가 포함된다. 또한, 이형지가 사용될 수 있는데, 그 예로는 글라신지, 크라프트지 또는 폴리올리핀 계열의 코팅된 종이가 있다.
자체적으로 높은 열 전도도, 더욱 구체적으로는 0.5 W/mㆍK 이상, 또는 심지어는 1 W/mㆍK 초과의 열 전도도를 갖는 라이너 물질을 사용하는 것이 특히 유리하다. 특히 바람직한 물질은 열 전도성 충전제, 예컨대 질화보론 또는 산화알루미늄으로 충전된 중합체들이다. 특히 열 전도성 물질을 통해, 핫멜트 접착제를 용융시키는데 필요한 에너지를 더욱 효과적으로 도입시킬 수 있으며, 이로부터 예를 들어 본 발명의 평면 요소를 접합 기판에 적용하는 경우에 주기 시간이 단축된다.
따라서, 상기 평면 요소는 그 내에서 열이 발생될 수 있으며, 감압 접착제 또는 핫멜트 접착제인 하나 이상의 층; 감압 접착제이거나 핫멜트 접착제인 하나 이상의 추가 층; 및 - 이들 층 사이의 - 접촉 층의 하나 이상의 전극(하나의 폴)을 구성하는 불연속의 전기 전도성 층을 포함한다. 여기서는 접촉 요소가 배킹 층에는 적용되지 않으나, 그 대신 가열 층과 접착제 층 사이에 직접 배치되는 것이 중요하다.
본 발명의 평면 요소를 생산하기 위해서, 제한 없이 모든 공지되고 적합한 방법을 사용할 수 있다. 따라서, 본 발명의 평면 요소의 고분자 감압 접착제 층 또는 핫멜트-접착제 층은 선행 기술에 따른 고분자 평면 요소를 생산하는 공지된 방법으로 생산될 수 있다. 이들 방법에는 예를 들어, 평면 필름 압출, 블로운 필름 압출, 캘린더 방법, 및 용액, 분산액 또는 중합체의 단량체성 또는 예비중합체성 전구체로부터의 코팅이 포함된다.
평면 요소를 생산하기 위해서, 2개의 자가 접착제 중 통상적인 것이 먼저 층의 형태로, 예를 들어 공정 동안 또는 늦어도 공정의 마지막까지 평면 요소로부터 다시 분리되는 영구적인 배킹 또는 생산 배킹 - 소위 인-프로세스 라이너 - 상에 도포된다. 접촉 요소가 이 자가 접착제 층의 맨 위에 적용된다. 접촉 요소의 적용 후에, 나머지 자가 접착제가 접촉 요소의 비어있는(free) 측면에 적용된다.
물론 본 발명의 평면 요소를 상기한 것과 다른 임의의 다른 생산 방법으로 예를 들어, 접촉 요소를 먼저 인-프로세스 라이너에 적용한 다음, 이것을 하나의 자가 접착제와 결합시키고, 이 인-프로세스 라이너를 접촉 요소로부터 제거하고, 다른 자가 접착제를 접촉 요소의 이 비어있는 측면에 적용함으로써, 얻을 수 있다.
접촉 요소를 하나의 자가 접착제, 또는 적합한 경우 인-프로세스 라이너에 적용하기 위해서, 공지된 모든 방법, 예컨대 전도성 광택제, 전도성 페이스트 또는 전도성 잉크의 적용(예를 들어, 프린팅), 중합체와 전도성 충전제의 혼합물(예를 들어, 중합체/카본 블랙 화합물)의 핫 스탬핑, 열 시일링(sealing), 적층 적용 또는 불연속적인 적용에 의한 금속 시트, 호일 또는 층(예를 들어, 금속으로 이루어진 층)으로부터의 전달을 이용할 수 있으며, 후자의 방법에서 접촉 요소는 고유하게 가열가능한 제 1 자가 접착제의 전도성보다 10배 이상 더 높은 전도성을 가져야 한다.
그러한 방법의 하나의 간단한 구체예에서, 가열가능한 제 1 자가 접착제는 전기 전도성 금속 그리드와 접촉한다. 바람직한 방식으로, 비교적 긴 기간에 걸쳐 부식이 거의 없거나 부식이 전혀 일어나지 않는 금속을 사용한다. 하나의 매우 바람직한 구체예에서, 접촉은 또한 은 또는 금을 이용하여 이루어질 수 있으나, 예를 들어 구리 또는 알루미늄이 사용된다.
하나의 바람직한 구체예에서, 금속은 예를 들어 전기도금 또는 증기 증착 방법에 의해, 또는 레이저 방법에 의해 자가 접착제 상에 직접 증착될 수 있거나, 그렇지 않으면 인-프로세스 라이너로부터 전달됨으로써 연속 또는 천공된 층의 형태로 적층될 수 있다.
전도성 광택제, 전도성 잉크, 전도성 인쇄용 잉크, 고유하게 전도성인 중합체 또는 중합체/전도성 물질의 혼합물이 사용되는 경우에, 프린팅 방법, 특히 예를 들어 스크린 프린팅이 바람직한데, 그 이유는 이러한 방식으로 불연속적인 접촉 층이 특히 용이하고, 가변가능하며 재현가능하게 적용될 수 있다. 프린팅은 이 경우에 용액으로부터, 분산액으로부터 또는 용융물로부터 일어날 수 있다.
본 발명의 평면 요소의 생산의 측면에서, 이러한 생산을, 우선 제 1 접착제 코팅이 2개의 자가 접착제 중 하나로부터 생성되고(예를 들어, 접착제를 인-프로세스 라이너로 적용함으로써), 이후 천공된 접촉 요소를 생성되는 층의 상부 면에 직접 적용하고(적합한 경우 이것은 인가된 압력 하에서 일어날 수 있음), 최종적으로 나머지 자가 접착제의 제 2 접착제 코팅을 천공된 접촉 요소의 표면에 적용하는 방법에 따라 실시하는 것이 특히 유리할 수 있다.
본 발명에 따르면, 평면 요소는 2개의 접합 기판을 서로 연결시키거나 단일 접합 기판의 2개의 상이한 하위 구역을 연결시키는데 사용된다. 평면 요소는 양면 자가 접착제 형태로 되어 있기 때문에, 이는 2개의 접합되는 기판을 서로 접착제로 연결시키는데 적합하다. 더욱 구체적으로, 평면 요소는 자동차 산업에서 접합 기판을 접합시키는데 사용됨이 확인되며, 예를 들어 자동차, 버스, 철도, 보트 또는 항공기에 대해서도 사용된다.
본 발명의 평면 요소는 접착제 접합된 어셈블리의 일부로 존재할 수 있다. 본 발명의 목적을 위한 접착제 접합된 어셈블리는, 평면 요소와, 평면 요소의 제 1 자가 접착제 측면 또는 제 2 자가 접착제 측면 중 어느 하나에 직접 또는 추가 부품을 통해서 접합되는 하나 이상의 접합 기판의, 접착제 접합에 의해 생성되는 임의의 어셈블리이다. 접합 기판으로, 미러 시트, 더욱 구체적으로는 미러 시트의 미러 측면의 이면, 또는 투명한 평면 요소의 경우에 예를 들어 디스플레이 윈도우 또는 와이드스크린과 같은 뷰잉 시트(viewing sheet)를 사용하는 것이 유리하다. 따라서, 본 발명의 평면 요소는 이러한 종류의 접착제 접합된 어셈블리를 가열시키는데 사용된다.
따라서, 본 발명의 평면 요소는, 예를 들어, 미러 가열기로(외부 및 내부 미러), 가열가능한 내부 라이너에(고정, 소리 감쇄, 가열), 스크린워시를 가열하기 위해 또는 동결방지 기능을 제공하기 위해, 탱크 가열을 위해(특히 디젤 차에 있어서), 연료 라인을 가열하기 위해(동시에 고정시키기 위해), 제빙 시스템(가능하게는 고정 기능을 포함하는 윙 제빙)을 위한 가열기에, 핸들 가열기에, 가열 공기를 가온시키기 위해(엔진이 냉각되는 경우에 추가 가열을 위해) 또는 유입 공기(연소 공기)를 예열시키기 위해 사용될 수 있다. 이 리스트는 단지 예시를 위한 것이며, 본 발명의 평면 요소의 적용은 상기한 구체적인 예들로만 한정되는 것은 아니다.
더욱이, 예를 들어 하기한 것과 같은(이러한 선택의 결과로 어떠한 제한을 부과하지 않으면서) 확인될 수 있는 다수의 다른 용도가 있다: 표면 상에서의 미스팅(misting) 또는 응결을 방지하기 위해(예를 들어, 욕실 거울의 경우에 고정 및 가열을 위해, 예를 들어 욕실 용도에 대한 연무 적층 방지제로서 또는 보정용 안경 또는 썬글라스 상에서 또는 안경에서의 가열가능한 타일 접착 시트로서), 좌석 가열용으로서(예를 들어, 자동차에서 좌석 가열 및 에어백에 대한 좌석 점유 센서의 통합된 적용을 포함하여), 버스 정류장에서의 좌석에 대해, 스포츠 스타디움에서, 실외 케이터링(catering)에서 또는 변기 커버에 대해, 전기 오버블랭킷(overblanket) 또는 언더블랭킷(underblanket)에서, 온도 유지 플레이트에서(예컨대 식품 및 음식에 대해서, 그러나 특히 솔라 셀의 사용과 관련한 등산용 조리기(mountaineering cooker) 또는 등산용 오븐에서), 신발 보온기에서(예를 들어, 안창으로서), 밴드 히터에서(예를 들어, 파이프라인, 탱크 등에 대해서), 방 가열을 위해(예를 들어, 벽 가열기, 바닥 가열기에서 또는 접을 수 있는 텐트 히터로서), 워터-배드 가열기에서, 가열가능한 하우징에서(예를 들어, 케이싱 내용물의 온도를 조절하기 위한 소위 써모박스(thermo-box)로서, 또는 예를 들어 일정 온도를 보장하기 위한 히피(HiFi) 장치에서 펠티에(Peltier) 요소와 상호작용하는 전자 섹터에서), 모터사이클을 위해(예를 들어, 교반기 가열 또는 새들러 가열로서), 온 실 가열용으로서(예를 들어, 대규모 복사 가열 또는 대류 가열로서, 또는 식물로의 직접적인 소규모 국소 가열로서, 예를 들어 뿌리 가열로서), 기능적으로 가열가능한 의복에 대해(예를 들어, 모터사이클 라이더(rider) 의복, 자동차 운전자 의복 또는 겨울 의복에서), 표시 시스템(LCD, OLED 및 전기영동 디스플레이, 예를 들어 카메라 디스플레이 또는 실외 디스플레이에서의 동결방지 보호, 또는 교회탑 시계에서 예를 들어 이들의 결빙 방지를 위해)의 가열, 및 적합한 경우 고정을 위해, 가열된 외부 스위치의 가열을 위해, 지붕 가열을 위해(예를 들어, 지붕 또는 물받이에 대한 해빙 장치로서), 인큐베이터(예를 들어, 어린 동물, 알 부화 또는 사람 아기를 위한)에 대해, 의학 치료에서(예를 들어, 열 치료에서, 가열 패치로서, 또는 경피 치료 시스템 및 경피 약물 전달에 대해), 또는 기폭제로서의 용도.
사용된 구체적인 자가 접착제에 따르면, 평면 요소는 단지 적용된 압력 하에서(감압 접착제의 경우에) 접합 기판에 고정되거나, 적용된 압력 하에서 열의 도입 하에서(핫멜트 접착제의 경우에) 접합 기판에 고정된다. 이러한 열의 도입은 외부로부터 이루어진다; 그러나, 다르게는 안정한 접합을 얻는데 필요한 열은 또한 가열 층 내에서 고유하게 발생될 수도 있다.
추가 이점 및 적용 가능성은 실시예로부터 자명해지게 될 것이며, 이 실시예는 첨부되는 도면을 참고로 이하에서 더욱 상세하게 설명될 것이다.
이하에 예시적으로 기술된 평면 요소의 각각은 가열가능한 제 1 자가 접착제(10), 접촉 요소(20), 및 제 2 자가 접착제(30)를 구비한다.
도 1은 제 1 자가 접착제(10), 접촉 요소(20) 및 제 2 자가 접착제(30)를 구비한 본 발명의 평면 요소를 나타낸다. 이 평면 요소는 가요성을 저하시키는 안정화용 배킹 필름을 갖지 않는다. 제 1 자가 접착제(10) 및 제 2 자가 접착제(30)는 각각 감압 접착제 또는 핫멜트 접착제이다. 가열 층으로서의 제 1 자가 접착제(10) 내에서는, 전류 흐름 시에 열이 발생한다. 접착제 층 사이에 배열된 접촉 요소(20)는 제 1 자가 접착제(10)의 불연속 전기 전도성 층으로서 작용한다.
접촉 요소(20)는 여기서 상부 하위 구역에서의 핑거가 하부 하위 구역에서의 핑거와 동일한 주 가닥 면 상에서 분지되는, 균일한 단면의 빗살 구조를 갖는다. 도 1의 중간 부분으로부터 확인할 수 있듯이, 접촉 요소(20)의 모든 하위 구역은 대체로 서로 연결되며, 층 내에서의 상기 요소는 고유하게 가열가능한 제 1 자가 접착제의 단일 접촉 전극(폴)(임의로 선택된 기호 "+"로 표시됨)로 작용할 수 있다. 따라서, 접합 기판(40)과 관련하여, 이 제 1 자가 접착제 층을 통해 전류를 흐를 수 있게 하기 위해서는 추가의 접촉 전극이 외부 반대전극(21)으로 필요하다. 본원에서, 이러한 외부 반대전극은 하부 접합 기판(40)의 상부 면 상에 얇은 금속 층으로서 적용된다. 접촉 요소(20)와 외부 반대전극(21) 사이의 상호작용에서, 전류 흐름이 제 1 자가 접착제를 통해 가능하며, 이는 제 1 자가 접착제의 2차원 길이에 대해 실질적으로 수직으로(즉, z 방향으로) 진행한다.
도 2는 제 1 자가 접착제(10), 접촉 요소(20), 및 제 2 자가 접착제(30)를 구비한 본 발명의 추가 평면 요소를 나타낸다. 여기서 또한, 제 1 자가 접착제(10) 및 제 2 자가 접착제(30)는 각각 감압 접착제 또는 핫멜트 접착제이다. 가열 층으로서의 제 1 자가 접착제(10) 내에서, 전류 흐름 시에 열이 발생한다. 접착제 층 사이에 배열된 접촉 요소(20)는 제 1 자가 접착제(10)를 접촉시키는 불연속의 전기 전도성 층으로 작용한다.
여기서 또한, 접촉 요소(20)는 균일한 단면의 빗살 구조를 갖는다. 그러나 도 2의 아래 부분으로부터 확인할 수 있듯이, 접촉 요소(20)의 상부 하위 구역과 접촉 요소(20)의 하부 하위 구조는 대체로 서로 연결되지 않고, 그래서 2개 하위 구역의 각각은 그 자체로 고유하게 가열가능한 제 1 자가 접착제의 접촉 전극으로 작용할 수 있고, 따라서 접촉 요소는 2개의 접촉 전극(임의로 선택된 상이한 부호인 "+" 및 "-"로 표시됨)을 포함하는데, 그 이유는 외부 반대전극이 필요하지 않기 때문이다. 접촉 요소(20)의 2개의 하위 구역 간의 상호작용에서, 제 1 자가 접착제를 통한 전류의 흐름이 존재하는데, 이 전류 흐름은 실질적으로 제 1 자가 접착제의 2차원 길이의 평면 내에서(즉, xy 평면 내에서) 진행되며 이 평면에 대해 단지 약간만 수직이다.
도 3에 도시된 평면 요소는 제 1 자가 접착제(10), 접촉 요소(20) 및 제 2 자가 접착제(30)의 디자인 및 배열의 측면에서 도 2에 도시된 평면 요소와 동일하다. 그러나, 도 2에 도시된 구성과는 다르게, 도 3에 도시된 평면 요소는 제 2 자가 접착제(30) 상에 (상부) 접합 기판으로 배열되는 영구적인 배킹(16)을 갖는다.
도 4에 도시된 본 발명의 평면 요소는 제 1 자가 접착제(10), 접촉 요소(20) 및 제 2 자가 접착제(30)의 디자인 및 배열에 대해서 도 2에 도시된 평면 요소와 동일하다. 그러나, 도 2에 도시된 평면 요소와는 다르게, 도 4에 도시된 평면 요소는 제 1 자가 접착제(10)의 바닥 면 상에 제 3 자가 접착제(30)를 지니며, 이로써 평면 요소가 접합 기판으로 양호하게 접합될 수 있다. 이 경우에 접촉 요소(20)는 제 1 자가 접착제의 둘 모두의 접촉 전극을 포함하므로, 제 3 자가 접착제는 임의로, 예를 들어 - 도 4에 도시된 실시예에서와 같이 - 제 2 자가 접착제(30)와 동일하게 선택될 수 있다. 그러나, 이 대신에, 감압 접착제를 또한 사용할 수도 있을 것인데, 이렇게 하면 적용 동안에 평면 요소가 가열되지 않아도 될 것이기 때문에 평면 요소의 적용시에 이점이 생긴다. 제 1 자가 접착제로서 핫멜트 접착제를 사용하는 경우, 제 3 자가 접착제는, 제 3 자가 접착제가 전도성 충전제 물질을 함유하지 않는다는 가능한 차이점을 제외하고는, 예를 들어, 제 3 자가 접착제를 제 1 자가 접착제와 동일하게 하여 간편하게 실현될 수 있는데, 이로써 이 접착제는 접합 기판에 대해 더 높은 접합 강도를 얻을 수 있을 것이다. 대조적으로 제 1 자가 접착제의 2개의 접촉 전극 중 단 하나를 접촉 요소(20) 중에서 실현하면, 제 3 접착제는 전기 접촉이 외부 반대전극을 사용하여 보장될 수 있도록, 전류의 매우 양호한 전도체인 자가 접착제로 추가로 형성되어야 할 것이다.
도 5에 도시된 본 발명의 평면 요소는 접촉 요소(20) 및 제 2 자가 접착제(30)의 디자인 및 배열의 견지에서 도 2에 도시된 평면 요소와 동일하나, 고유하게 가열가능한 포지스터 PSA(11)로 형성되는 제 1 자가 접착제에서 차이점이 있다. 심지어 우연한 접촉(chance contact) 시의 의도하지 않은 접합에 대해 PSA(11)를 보호하기 위해서는, PSA(11)를, 임시 배킹(24)을 구비한, 바닥에서, 평면 요소의 외부 상에 적어도 부분적으로 라이닝한다.
본 발명을 다수의 예시적으로 선택된 실험으로 이하에서 설명하지만, 본원을 시험된 샘플의 선택으로 조금이라도 불필요하게 제한하려는 것은 아니다.
이하에 상술된 시험 방법은 본 발명의 평면 요소의 특성을 결정하는데 사용되었다:
고유하게 가열가능한 감압 접착제(PSA)의 접합 강도(시험 A)를 ASTM D3330-04에 따라 300 mm/min의 박리 속도 및 180°의 각도에서 강철 판 상에서 박리 시험으로 측정하였다. 모든 측정을 표준 조건(50% 상대 습도) 하의 실온(23℃)에서 수행하였다.
고유하게 가열가능한 핫멜트 접착제(핫멜트)의 접합 강도(시험 B)를 T-박리 시험으로 측정하였다. 이 시험에 대해, 시험 중인 핫멜트의 200 ㎛ 두께 스트립을 감압 하 140℃의 온도에서 가열 프레스를 이용하여 미처리된 폴리에스테르 필름(미츠비시 H)으로 시일링(sealing)하였다. 20 mm 폭의 스트립을 생성되는 복합 시스템으로부터 절단하고, 이것을 표준 조건 하에서 24시간 동안 처리하였다. 후속하여, 가열 필름을 표준 조건 하 실온에서 다시 폴리에스테르 배킹으로부터 박리하고, 이것을 수행하는데 필요한 힘을 측정하였다. 핫멜트 또는 폴리에스테르 필름도 지지되거나 고정되지 않았고, 이에 의해 T 형상의 박리가 일어났다. 결과를 N/cm으로 기록하고, 이를 3개의 측정값으로부터 평균내었다.
평면 요소에 대한 전기 가열력(시험 C)의 측정은 전압의 인가 후에 온도 상승을 측정함으로써 수행하였다. 온도는 Pt100 온도 센서를 이용하여 측정하였다. 본 발명의 평면 요소 및 비교예를 접착 면을 이용하여 유리 판에 적용하였다. 12.8볼트의 직류 전압을 변압기(transformer)를 이용하여 가요성의 가열 요소에 적용하였다. 600초의 시간 후에 유리 판의 표면 상에서 온도를 직접 측정하였다. 그 결과를 ℃로 기록한다.
동일한 시험 중에, PTC 효과를 동일한 시험 견본에 대해서 측정하였다; 이를 위해, 전류 적용 후에 생성된 온도의 시간 프로파일을 기록하였다. 이 경우의 온도는 상기한 바와 같이 측정하였다. 또한, 전류 및 전압의 시간 프로파일을 기록하였는데, 옴 법칙에 따라 저항에서의 변화를 계산할 수 있다.
평면 요소의 가요성(시험 D)을, 폭이 2 cm이고 길이가 10 cm이며 한 말단에서 이 자신의 중량 하에서 수평 위치로 클램핑된 평면 요소 스트립을 구부려서 측정하였다. 이를 도 9에 개략적으로 도시된 배열을 이용하여 수행하였다. 도 9는 고유하게 가열가능한 평면 요소, 상부 접합 기판(유리 시트(41)) 및 바닥 접합 기판(기판(40))으로 구성된 어셈블리를 도시하며, 상기 유리 시트(41)는 감압 접착제(22)를 통해 평면 요소의 상부 면 상의 고유하게 가열가능한 핫멜트 접착제(9)로 연결되며, 접합 기판(40)은 양면 접착 테이프(70)를 통해 평면 요소의 바닥 면에 연결된다. 도 9a)에 도시된 구성에서, 평면 요소는 고유하게 가열가능한 핫멜트 접착제(9) 및 전극 구조(20)로 구성되며, 이는 적층되는 접착제(60)에 의해 배킹 물질(16)로 고정된다. 이와는 다르게, 도 9b)에 도시된 본 발명의 평면 요소는 고유하게 가열가능한 핫멜트 접착제(9) 및 상기 접착제(9)에 직접 적용되는 전기 전도성 잉크(50)로 구성되므로 배킹을 갖지 않는다. 시험 D를 위해 사용된 구성에서, 유리 판(41) 및 기판(40)이 생략되었다. 이 시험을 PSA 표면 상의 라이너 물질 없이 수행하였다. 이를 위해, 스트립을 전도체 트랙이 본질적으로 스트립의 길이방향에 대해 횡으로 위치하게 하는 방식으로 절단하였다. 모든 측정을 표준화된 조건 하의 실온에서 수행하였다.
유리 시트와 지지판으로 구성된 어셈블리의 본 발명의 평면 요소를 통한 저온 충격 강도(낙하 볼 시험; 시험 E)를 가요성에 대한 추가 지표 및 파열 방지 효과의 정량적 측정 수단으로 사용하였다. 이 목적을 위해, 도 9에 도시된 배열이 마찬가지로 사용되었다. 시험을 위해, 175 ×45 ㎟의 면적을 갖는 샘플을 생성하였다. 사용된 유리 시트의 두께는 2 mm이었다. 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 플라스틱을 바닥 접합 기판(40)으로 사용하였다. 측정 전에, 샘플을 -10℃의 동결기에서 유지하고 시험 직전까지 무게를 측정하지 않았다. 500 g의 강철 볼을 이 위의 1 m 높이로부터 샘플 상으로 낙하하였다. 강철 볼을 유리 판 위로 충돌시킨 후에, 충돌의 결과로 분리된 유리 조각 모두를 제거하기 위해 샘플을 뒤집었다. 남아있는 접착제 어셈블리를 다시 무게 측정하였다.
상이한 갭 치수를 채우는 능력(시험 F)을 측정하기 위해, 거친 표면을 갖는 2개의 접합 기판 사이의 접합 강도를 이용하였다. 이것은 도 9에 도시된 배열을 이용하여 수행하였는데, 유리 판(41)과 바닥 기판(40)을 300 ㎛의 거칠기 깊이(rz)를 갖는 폴리에틸렌 판으로 교체하였다. 각각의 경우에, 직경이 10 mm인 평면 요소의 원형 다이컷을 10초 동안 5N의 힘으로 폴리에틸렌 판 사이에서 가압하고, 이로써 정확히 하나의 전도체 트랙이 다이컷을 관통(run through)하게 하였다. 가압 한 후에, 폴리에틸렌 판의 표면에 수직인 박리 력(단부 면 박리력)을 측정하였다. 모든 측정을 표준화된 조건(23℃, 50% 상대 습도) 하의 실온에서 수행하였다.
본 발명의 평면 요소의 예로, 평면 요소를 제 1 자가 접착제로 감압 접착제 또는 핫멜트 접착제를 사용하여 생산하였다.
고유하게 가열가능한 PSA에 대해, 우선 44.5중량%의 2-에틸헥실 아크릴레이트, 44.5중량%의 n-부틸 아크릴레이트, 8중량%의 메틸 아크릴레이트 및 3중량%의 아크릴산의 공단량체 조성을 갖는 베이스 PSA를 EP 04 712 016호에 개시된 바대로 제조하였다. 분자량을 측정하여 다분산도 Mw/Mn가 7.0이며 평균 분자량 Mw 650,000 g/mol을 얻었다. 생성되는 베이스 PSA를 40중량% 흑연(팀칼 팀렉스(Timcal Timrex) KS 6)과 함께 용액 상태로 배합하고, 이것을 코팅 바를 이용하여 실리콘처리된 글라신 이형지(라우펜베크(Laufenberg))로 적용하였다. 120℃에서 10분 동안 건조시킨 후에, 생성되는 PSA 층의 두께는 100 ㎛이었다.
후속하여, 이 PSA를 전자 빔으로 가교시켰다. 전자 충격은 스웨덴 함스타드에 소재한 일렉트론 크로스링킹 아베(Electron Crosslinking AB, Halmstad, Sweden) 제품의 장치를 이용하여 수행하였다. 코팅된 PSA 테이프를, 가속화기의 레나드 윈도우(Lenard window)의 바로 아래에 있는, 표준으로 제공된 냉각롤을 통해 안내하였다. 조사 영역에서, 산소 대기를 순수 질소를 플러싱시켜 교체하였다. 벨트 속도는 10 m/분이었다. 이 경우에서 전자 빔 조사량은 실시예 1에 대한 180 kV의 가속화 전압에 대해 50 kGy이었다.
고유하게 가열가능한 핫멜트에 있어서, 사용된 베이스 핫멜트는 비닐 아세테이트 함량이 28중량%인 에스코레네 울트라(Escorene Ultra) FL 00728(엑손모빌) 타입의 에틸렌-비닐 아세테이트(EVA) 공중합체이었다. 14중량%의 전도성 카본 블랙(데구사 제품인 프린텍스(Printex) XE2)을, 45분의 기간에 걸쳐 상기 베이스 핫멜트 내로 140℃의 온도 및 120 min-1의 회전 속도에서 하케 레오믹스 레코딩 압출기(Haake Rheomix recording extruder)를 이용하여 배합시켰다. 이러한 방식으로 얻어진 중합체 화합물을 진공 프레스를 경유하여 사용하여 두께가 200 ㎛인 평면 요소를 생산하였다.
실시예 1에 대해, 제 1 자가 접착제로 두께가 100 ㎛인 상기 기술된 고유하게 가열가능한 PSA, 제 2 자가 접착제로 두께가 75 ㎛인 상기 기술된 베이스 PSA, 및 구리 호일로부터 0.03 mm 두께의 빗살 형태로 절단하고 1.5 mm의 간격을 갖는 2개 부분의 접촉 요소를 사용하여 도 2에 도시된 구성을 이용하였다. 가열가능한 영역의 크기는 180 ㎠이었다.
실시예 2에 대해, 제 1 자가 접착제로 두께가 150 ㎛인 상기 기술된 고유하게 가열가능한 핫멜트, 제 2 자가 접착제로 두께가 75 ㎛인 상기 기술된 베이스 PSA, 및 구리 호일로부터 0.03 mm 두께의 빗살 형태로 절단하고 1.5 mm의 간격을 갖는 2개 부분의 접촉 요소를 사용하여 도 2에 도시된 구성을 이용하였다. 접촉 요소의 전도체 트랙을 140℃의 온도에서 핫멜트 상으로 시일링하였다. 가열가능한 영역의 크기는 180 ㎠이었다.
실시예 3에 대해, 두께 150 ㎛의 상기 기술된 고유하게 가열가능한 핫멜트(9) 및 두께 75 ㎛의 상기 기술된 베이스 PSA(22)를 갖는 도 9b)에 도시된 구성(기판(40) 및 유리 판(41)이 없는)을 생산하였다. 전도체 트랙을, 가열가능한 핫멜트 상으로 직접 적용되는 전도성 은 광택제를 이용하여 생산하였다. 접착제 접합 및 가열 기능의 측면에서, 이 구성은 비교예와 직접적으로 비교된다.
비교예 1에 대해, 포르쉐의 외부 미러로부터의, 선행 기술에 따른 상업적으로 입수가능한 PTC 가열 요소를 사용하였다.
비교예 2에 대해, 두께 150 ㎛의 상기 기술된 고유하게 가열가능한 핫멜트(9) 및 두께 75 ㎛의 상기 기술된 베이스 PSA(22)를 구비한 도 9a)에 도시된 구성(기판(40) 및 유리 판(41)이 없는)을 생산하였다. 이 구성은 오로지, 가열가능한 핫멜트를 접촉시키기 위해서 두께 75 ㎛인 폴리에스테르 필름 상에 두께 30 ㎛의 구리 트랙을 포함하는 가요성 회로판을 사용한다는 점에서 실시예 3과 다르며, 이로써 이들 2개 견본의 특성을 비교하면 영구적인 배킹을 갖는 평면 요소 형태에 대한, 본 발명의 특정 구체예인 배킹 비함유 형태의 평면 요소의 이점이 직접적으로 나타날 수 있다.
상기 베이스 PSA 및 상기 가열가능한 PSA에 대한 접합 강도를 시험 A에 따라 측정하였다:
베이스 PSA: 7.4 N/cm
가열가능한 PSA: 6.3 N/cm
이 시험의 결과로부터, 전도성 충전제를 베이스 PSA에 혼합시키면 이의 감압 접착제 특성이 대체로 동일하게 유지됨을 알 수 있다.
상기 베이스 핫멜트 및 상기 가열가능한 핫멜트에 대한 박리력을 시험 B에 따라 측정하였다:
베이스 핫멜트: 4.5 N/cm
가열가능한 핫멜트: 3.1 N/cm
이 시험의 결과로부터, 전도성 충전제를 베이스 핫멜트에 혼합시키면 이의 핫멜트 접착제 특성이 대체로 동일하게 유지됨을 알 수 있다.
가열력 및 PTC 효과를 실시예 1 및 실시예 2, 및 비교예 1에 대해 시험 C에 따라 측정하였다. 이 시험에서, 평면 요소는 하기 온도를 나타내었다:
실시예 1: 53℃
실시예 2: 64℃
비교예 1: 54℃
이 시험의 결과로부터, 본 발명의 평면 요소는 현재 시판 중인 선행 기술의 자동차 미러 가열 시스템의 가열 성능에 상응하는 가열 성능을 나타냄을 알 수 있다.
순간 전류 및 각각의 순간 전압으로부터 계산된, 평면 요소의 전체 전압은 도 6, 도 7 및 도 8에서 온도의 함수로 나타난다. 이들 계산치로부터 얻어진 곡선 형태는 가열 층의 PTC 효과를 나타낸다. 도 6은 실시예 1에 대한 결과를 도시하며, 도 7은 실시예 2에 대한 결과를, 도 8은 비교예 1에 대한 결과를 도시한다. 이들 실시예에서 얻어진 데이터 곡선을 비교함으로써, PTC 효과는 몇몇의 경우에 사실상 상업적인 비교예의 평면 요소보다 본 발명의 평면 요소에 대해 더 현저함이 명백해진다.
평면 요소의 가요성을 실시예 3(상기 가열가능한 핫멜트를 구비한) 및 또한 2개의 비교예 1 및 2에 대해 시험 D에 따라 측정하였다. 하기 구부림값(bowing)이 측정되었다:
실시예 3: 70 mm
비교예 1: 15 mm
비교예 2: 35 mm
이 시험의 결과로부터, 본 발명의 평면 요소가 선행 기술에 공지된 평면 요소보다 월등히 더 높은 가요성을 나타냄을 알 수 있다.
평면 요소의 가요성 및 파열 방지 보호성을, 실시예 3에 따라 구성된 샘플(가열가능한 핫멜트로 직접 적용되는, 전도성 은 광택제의 전도체 트랙)에 대해 그리고 비교예 2에 따라 구성된 샘플(두께 75 ㎛의 폴리에스테르 필름 상에 두께 30 ㎛의 구리 트랙을 갖는 가요성의 회로판)에 대해 시험 E에 따라 측정하였다. 샘플들은 도 9에 도시된 구성을 지녔다. 이 경우에, 실시예 3에서의 전도성 은 광택제로부터 적용된 전도체 트랙은 비교예 2로부터의 가요성 회로판 상의 전도체 구조와 동일한 기하구조를 지녔다. 양면 접착 테이프(70)로서, 테사 4880을 사용하였다.
도 10은 4개의 상이한 샘플 시스템에 대한 이 시험의 결과를 도시하는데, 각 시스템에 대한 결과는 실시예 3에 따라 구성된 샘플("전도성 은 광택제")에 대해서 뿐만 아니라, 비교예 2에 따라서 구성된 샘플("PET/Cu 전도체 호일")에 대해서도 나타나 있다. 샘플 시스템들은 각 경우에 사용된 핫멜트-접착제 중합체 및 첨가된 카본 블랙에 대해서 상이하다(상기 고유하게 가열가능한 핫멜트에 대해 얻어진 결과는 "가열가능한 핫멜트 접착제 1"로 표시되어 있다).
이 시험의 결과로부터, 배킹 비함유 평면 요소인 본 발명의 평면 요소의 특정 변형예에 대한 유리 조각의 손실은, 두께 75 ㎛인 폴리에스테르 필름 상에 두께 30 ㎛의 구리 트랙을 구비한 가요성 회로판을 갖는 구성의 경우에서보다 한결같이 더 낮음을 알 수 있다. 이는, 본 발명의 배킹 비함유 구성이 사실상 볼 충돌 시에 전달된 에너지를 훨씬 더 효과적으로 방산시키며 이에 의해 더 적은 수준의 유리 조각이 생성됨을 입증한다.
상이한 갭 치수를 채우는 능력은, 상기 고유하게 가열가능한 핫멜트(실시예 3)에 대해서와 그리고 비교예 2에 대해서 시험 F에 따른 2개의 거친 기판 사이에서의 접합 강도로 측정하였다. 이 시험에서 측정된 최대 박리력은 하기와 같다:
실시예 3: 12.5 N
비교예 2: 8.5 N
박리 에너지를 박리 경로에 걸친 박리력의 적분으로서 이러한 방식으로 마찬가지로 측정하였다.
실시예 3: 2.8 Nmm
비교예 2: 1.7 Nmm
이들 시험의 결과로부터, 더욱 큰 가요성의 결과로, 본 발명의 평면 요소는 2개의 거친 표면 사이에서 생성되는 갭을 훨씬 더 잘 채울 수 있음을 알 수 있다.
상기 예시적인 실험들은 안정하고 가열가능한 접착제 접합을 얻기 위한 본 발명의 가요성 평면 요소의 월등한 적합성을 보여준다.
도 1은, 상부에서는, 빗살 구조를 지닌 천공된 접촉 요소를 구비한 본 발명의 평면 요소를 통한 길이방향 단면의 개략도를 나타내는데, 여기서 모든 하위 구역은 천공된 접촉 요소를 통해 서로 전기 전도적으로 연결되고; 중간 부분에서는, 평면 요소 위의 수평 단면의 개략도를 나타내며; 하부에서는, 반대전극을 갖는 상부 기판과 바닥 기판 위에 놓인 접합된 상태의 본 발명의 평면 요소를 통한 길이방향 단면의 개략도를 나타낸다.
도 2는, 상부에서는, 이중 빗살 구조를 갖는 천공된 접촉 요소를 구비한 본 발명의 평면 요소를 통한 길이방향 단면의 개략도를 나타내는데, 여기서 2개의 하위 구역이 천공된 접촉 요소를 통해 전기 전도적으로 연결되어 있지 않고; 하부에서는 평면 요소 위를 통한 수평 단면의 개략도를 나타낸다.
도 3은 이중 빗살 구조를 갖는 천공된 접촉 요소를 가지며 접합 기판으로 영구적인 배킹을 갖는 본 발명의 평면 요소를 통한 길이방향 단면에 대한 개략도를 나타낸다.
도 4는 이중의 빗살 구조를 갖는 천공된 접촉 요소, 및 제 3의 자가 접착제를 구비한 본 발명의 평면 요소를 통한 길이방향 단면의 개략도를 나타낸다.
도 5는 임시 배킹으로 라이닝된 본 발명의 평면 요소를 통한 길이방향 단면의 개략도를 나타낸다.
도 6은 상이한 온도에 대해 측정된 본 발명의 평면 요소(실시예 1)의 옴 저항이 그래프로 도시되어 있는 데이터 곡선을 나타낸다.
도 7은 상이한 온도에 대해 측정된 추가의 본 발명의 평면 요소(실시예 2)에 대한 옴 저항이 그래프로 도시되어 있는 데이터 곡선을 나타낸다.
도 8은 상이한 온도에 대해 측정된 기준 실시예(비교예 1)인 상업적인 평면 요소의 옴 저항이 그래프로 도시되어 있는 데이터 곡선을 나타낸다.
도 9은 가요성(저온 충격 강도) 및 갭 치수 채움을 측정하기 위한 시험 구성을 통한 길이방향 단면의 개략도를 나타낸다.
도 10은 상이한 평면 요소에 대한, 저온 충격 강도를 측정하기 위한 검사로부터 얻은 데이터가 표시된 바 차트를 나타낸다.

Claims (20)

  1. 제 1 자가 접착제 측면(side face) 및 제 2 자가 접착제 측면을 구비하며, 가열 층, 접촉 층 및 접착제 층을 포함하는 층 순서가 특징인 면상체로서,
    가열 층이 접촉 층의 제 1 측면과 접촉하고 전기 전도적으로 소통되며,
    접착제 층이 접촉 층의 제 2 측면과 접촉하며,
    가열 층이, 전류가 제 1 자가 접착제를 통과하면 가열되는 포지스터(posistor)로서 설계된 고유하게 가열가능한 제 1 자가 접착제(10)이고,
    접착제 층이 제 2 자가 접착제(30)이고,
    접촉 층이 적어도 실질적으로 2차원적으로 연장된 천공된 접촉 요소(20)임을 특징으로 하는 면상체.
  2. 제 1항에 있어서, 천공된 접촉 요소(20)가, 주 길이가 적어도 실질적으로 하나의 공간 방향으로 진행하는 릴리프(relief)를 지님을 특징으로 하는 면상체.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 천공된 접촉 요소(20)가 분지된 빗살 구조(branched comb structure) 또는 핑거 구조를 지님을 특징으로 하는 면상체.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 천공된 접촉 요소(20)의 모든 하위 구역이 천공된 접촉 요소(20)를 통해 서로 전기 전도적으로 연결됨을 특징으로 하는 면상체.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 천공된 접촉 요소(20)가, 천공된 접촉 요소(20)를 통해 서로 전기 전도적으로 연결되지 않는 2개 이상의 하위 구역을 구비함을 특징으로 하는 면상체.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 제 1 자가 접착제(10)가 하나 이상의 전기 전도성 충전제를 포함함을 특징으로 하는 면상체.
  7. 제 6항에 있어서, 전기 전도성 충전제가 흑연, 탄소 나노입자 및 카본 블랙을 포함하는 군으로부터 선택됨을 특징으로 하는 면상체.
  8. 제 6항에 있어서, 제 1 자가 접착제(10)가 부분적으로 결정성인 중합체를 포함함을 특징으로 하는 면상체.
  9. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 제 1 자가 접착제(10) 및/또는 제 2 자가 접착제(30)가 감압 접착제임을 특징으로 하는 면상체.
  10. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 제 1 자가 접착제(10) 및/또는 제 2 자가 접착제(30)가 핫멜트(hotmelt) 접착제임을 특징으로 하는 면상체.
  11. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 제 1 자가 접착제(10)의 조성이 제 2 자가 접착제(30)의 조성과 동일함을 특징으로 하는 면상체.
  12. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 제 1 자가 접착제(10)의 조성이 제 2 자가 접착제(30)의 조성과 상이함을 특징으로 하는 면상체.
  13. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 면상체가, 천공된 접촉 요소(20)와 등을 마주하는(face away) 가열 층의 측면 상에 제 3 자가 접착제를 구비함을 특징으로 하는 면상체.
  14. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 가열 층의 두께가 1 mm 미만임을 특징으로 하는 면상체.
  15. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 면상체가 가요성의 영구적인 배킹(backing)을 포함함을 특징으로 하는 면상체.
  16. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 면상체가 배킹 비함유 형태임을 특징으로 하는 면상체.
  17. 제 1항 또는 제 2항에 따른 면상체 및 상기 면상체의 일 측면 또는 양 측면에 직접 또는 간접적으로 접촉된 접합 기판을 포함하는 접착제 접합된 어셈블리.
  18. 제 1항 또는 제 2항에 따른 면상체를 생산하는 방법으로서,
    제 1 접착제 층을 형성시키는 단계;
    천공된 접촉 요소(20)를 제 1 접착제 층의 표면에 직접 적용시키는 단계; 및
    제 2 접착제 층을 천공된 접촉 요소(20)의 표면에 적용시키는 단계를 포함하는 방법.
  19. 제 17항에 따른 접착제 접합된 어셈블리를 가열하기 위해 제 1항에 따른 면상체를 사용하는 방법.
  20. 사람 신체 또는 동물 몸체의 표면 상에서의 접합을 위해 사용되는 제 1항 또는 제 2항에 따른 면상체로서,
    열에 의해 방출될 수 있고 열에 의해 방출이 지지되는 하나 이상의 활성 물질을 포함하는 면상체.
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