KR20120113757A - 차별적 탈착 특성을 지니는 유도적으로 가열가능한 접착 테이프 - Google Patents

차별적 탈착 특성을 지니는 유도적으로 가열가능한 접착 테이프 Download PDF

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KR20120113757A
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KR
South Korea
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heat
adhesive
activatable
temperature
electrically conductive
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KR1020127018739A
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클라우스 카이테-텔겐뷔셔
한스 칼 엥엘딩거
유디트 그뤼나우어
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테사 소시에타스 유로파에아
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Abstract

본 발명은 두 개의 기판 표면을 함께 접착시키고, 다시 탈착시키는 방법에 관한 것으로서, 열 활성화에 의해 접착될 수 있는 표면 부재가 접착을 위해 사용된다. 열 활성화에 의해 접착될 수 있는 표면 부재는 하나 이상의 전기 전도성 시트 형상 재료, 및 상이한 열-활성화가능한 접착제 화합물로 구성된 둘 이상의 층을 포함하고, 제 1 열-활성화가능한 접착제 화합물 층은 전기 전도성 시트 재료의 한 면 상에 실질적으로 위치하고, 제 2 열-활성화가능한 접착제 화합물은 전기 전도성 시트 재료의 다른 면 상에 실질적으로 위치한다. 본 발명의 방법은 두 개의 열-활성화가능한 접착제 화합물의 열 활성화가 동시에 발생하는 온도 T1로 열 활성화에 의해 접착될 수 있는 표면 부재를 노출시킴으로써 접착이 야기되는 것이 특징이다. 탈착은 접착 부위를, 규정된 조건 하에서 열 활성화에 의해 접착될 수 있는 표면 부재의 단지 하나의 열-활성화가능한 층이 접착제 접착이 분리될 정도로 접착제 접착에서 접착 효과를 손실하는 온도 T2로 노출시킴으로써 야기된다.

Description

차별적 탈착 특성을 지니는 유도적으로 가열가능한 접착 테이프{INDUCTIVELY HEATABLE ADHESIVE TAPE HAVING DIFFERENTIAL DETACHMENT PROPERTIES}
본 발명은 두 개의 기판, 더욱 특히 두 개의 플라스틱 기판을 서로에 대해 열-활성화가능한 접착제에 의해 접착제로 접착시키는 방법, 및 또한 서로의 기판에 생성된 피착 어셈블리(adhered assembly)를 재분할하는 방법에 관한 것이다.
열-활성화되어 접착가능한 시트 형상 부재(열-활성화가능한 시트 형상 부재)는 피착물 사이에서 고강도의 연결을 얻기 위해 사용되고 있다. 비교적 얇은 접착선(bondline)의 경우에 오로지 감압 접착 시스템을 함유하는 시트 형상 부재를 사용하여 가능한 것에 필적하거나 이보다 높은 강도를 얻기 위해서는 이러한 종류의 시트 형상 부재가 특히 적합하다. 그러한 고강도 접착은, 특히 전자 장치에서 진행 중인 소형화의 측면에서, 소비재 가전, 오락용 가전 또는 통신용 가전 분야, 예를 들어 휴대폰, PDA, 랩탑 및 기타 컴퓨터, 디지털 카메라 및 디스플레이 장치, 예컨대 디스플레이 및 디지털 리더기에서 중요하다.
가공성 및 접착제 접착의 안정성 측면에서의 요건은 휴대용 소비재 가전 물품에서 상당히 증가하고 있다. 이에 대한 이유 중 하나는, 그러한 물품들의 치수가 점점 더 작아지고 있어서, 접착제 접착에 사용될 수 있는 면적이 또한 감소된다는 것이다. 또 다른 이유는, 예를 들어 휴대용 물품들이 충격 또는 낙하와 같은 극심한 기계적 하중을 견뎌야 하고, 또한 넓은 온도 범위에 걸쳐 사용되어야 하기 때문에, 그러한 장치에서의 접착제 접착은 특히 안정해야 한다는 것이다.
따라서, 이러한 종류의 제품에서, 열-활성화되어 접착되는 접착제, 즉 실온에서 고유한 접착성을 지니지 않거나 기껏해야 약간의 고유한 점착성을 갖지만, 열에 노출되는 경우 각각의 접착 기판(피착물, 접착 베이스)으로의 접착에서 요구되는 접착 강도를 나타내는 접착제를 갖는 열-활성화되어 접착가능한 시트 형상 부재를 사용하는 것이 바람직하다. 실온에서 이러한 종류의 열 활성화되어 접착되는 접착제는 흔히 고체 형태이지만, 이는 접착 과정 동안 온도 노출의 결과로 고 접착 강도 상태로 가역적으로 또는 비가역적으로 전환된다. 가역적으로 열 활성화되어 접착되는 접착제는, 예를 들어 열가소성 폴리머 기반의 접착제인 반면, 비가역적으로 열 활성화되어 접착되는 접착제는, 예를 들어 열 활성화에 의해 화학 반응, 예컨대 가교 반응이 개시되어, 이러한 접착제들이 영구적인 고강도 접착에 특히 적합하게 되는 반응성 접착제이다.
상이한 재료로, 예컨대, 금속 및 플라스틱으로 제조된 두 개의 피착물들에 열-활성화가능한 접착 테이프를 맞추기 위해서, 종래 기술에서 각각의 면 상에 상이한 열 활성화가능한 접착제를 포함하는 다층 접착 테이프를 사용하는 것이 공지되어 있다(참조 예: 명세서 DE 10 2006 055 093 A1). 이러한 종류의 다층 열-활성화가능한 접착 테이프는 또한 감압 접착 특성이 예를 들어, 적당한 위치에서 피착물을 고정시키기 위해 열 활성화가능한 접착 테이프에 도입되어야 하는 부위에 사용된다. 그러한 경우에, 하나 이상의 층이 감압 접착제로서 일부 또는 전부 지정되고, 특정 경우에 또한 비-감압 접착 상태로 화학 반응-일반적으로 열 활성화되어-에 의해 전환될 수 있다(참조 예: EP 1 078 965 A1 및 US 4,120,712 A).
또한, 접착선의 기하 구조에 맞춰진 다이컷(diecut)의 접착 테이프로부터의 생산이 알려져 있다. 열-활성화 가능한 필름의 다이컷팅 품질을 개선시키기 위해서, 각각의 면 상에 각각 상이할 수도 있는 열-활성화가능한 접착제가 제공된 내부 고분자 필름이 제안되었다.
모든 열-활성화되어 접착되는 접착 시스템에 대한 공통된 특징은 접착을 위해 이들이 가열되어야 한다는 것이다. 특히 접착 시스템이 이의 전 면적에 걸쳐 접착 기판에 의해 외측으로부터 감춰지는 접착의 경우에, 접착제를 용융시키거나 활성화시키는데 필요한 열은 접착 면적 쪽으로 신속하게 전달되는 것이 특히 중요하다. 여기서 접착 기판 중 하나가 우수한 열 전도체이면, 이후 외부 열원에 의해, 예를 들어 직접적인 열전달 매체 또는 적외선 가열기 등을 통해 이 접착 기판을 가열시킬 수 있다.
그러나, 그러한 직접 가열 또는 접촉식 가열의 경우에, 공지된 접착제를 신속하고 균일하게 가열시키는데 필요한 짧은 가열 시간은 단지 열원과 접착 기판 사이에서의 큰 온도 구배에 대해서만 실현가능하다. 따라서, 가열되어야 하는 접착 기판 자체는, 몇몇의 경우에 접착제의 용융 또는 활성화를 위해 실제적으로 필요한 것보다 상당히 더 높을 수 있는 온도에 대해서 민감하지 않아야 한다. 따라서, 열 활성화가능한 접착 필름의 사용은 플라스틱/플라스틱 접착의 경우에 문제가 된다. 특히 소비재 가전에서 사용되는 플라스틱에는 예를 들어, 폴리비닐 클로라이드(PVC), 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 코폴리머(ABS), 폴리카보네이트(PC), 폴리프로필렌(PP) 또는 이러한 플라스틱 기반의 블렌드(blend)가 포함된다.
그러나, 예를 들어 다수의 플라스틱 및 또한 반도체 부품 또는 액정 모듈과 같은 전자 부품의 경우에서와 같이 접착 기판 중 어느 것도 충분히 우수한 열 전도체가 아니거나 접착 기판이 더 높은 온도에 대해 민감하다면 상황은 다르다. 따라서 낮은 열 전도 물질 또는 감열 재료로 제조된 접착 기판을 접착시키기 위해서는, 열-활성화되어 접착가능한 시트 형상 부재 자체에 가열을 위한 고유 메카니즘이 구비되어서, 접착에 필요한 열이 외부로부터 도입될 필요가 없는 대신, 시트 형상 부재 자체의 내부에서 직접 생성되게 하는 것이 적절하다. 종래 기술에는, 그러한 내부 가열이, 예를 들어 전기 저항 가열기에 의해, 자기 유도를 통해, 또는 마이크로웨이브 복사선과의 상호작용에 의한 가열 형태로 실현될 수 있는 다양한 메카니즘이 공지되어 있다.
교류 자기장에서의 가열은 한편으로는, 전기 전도성 수용체에서 유도된 에디 전류(eddy current)를 통해, 다른 한편으로는 - 모델-기반 설명을 제공하기 위해 - 교류장에서 주위의 소자석에 의한 히스테리시스 손실(hysteresis loss)을 통해 달성된다. 그러나, 에디 전류가 생성되는 경우, 전도성 도메인은 특정의 최소 크기를 지녀야 한다. 교류장의 주파수가 더 낮아질수록, 이러한 특정의 최소 크기는 더 커진다. 수용체 재료에 따라, 두 가지 효과가 함께 일어나거나(예를 들어, 자성 금속), 각 경우에 단 하나의 효과만 일어난다(예를 들어, 알루미늄의 경우에는 단지 에디 전류만; 산화철 입자의 경우에는 히스테리시스만).
원칙적으로, 유도 가열을 위한 다양한 가열 장치가 공지되어 있는데; 이러한 가열 장치를 구분하는데 사용될 수 있는 파라미터들 중 하나는, 고려되는 가열 장치를 사용하여 발생된 교류 자기장에 의해 지니게 되는 주파수이다. 예를 들어, 유도 가열은 주파수가 약 100 Hz 내지 약 200 kHz 범위의 주파수(소위 중간 주파수; MF), 또는 약 300 kHz 내지 약 100 MHz 범위의 주파수(소위 고 주파수; HF)에 있는 자기장을 사용하여 달성될 수 있다. 또한, 특별한 경우로, 자기장이 마이크로웨이브 범위로부터의 주파수, 예컨대 2.45 GHz의 표준 마이크로웨이브 주파수를 지니는 가열 장치가 또한 공지되어 있다.
사용된 교류장의 주파수에 따라, 교류장을 발생시키는 데 수반되는 기술적 비용 및 복잡성, 및 그에 따라 가열 장치의 비용이 증가하고 있다. 중간 주파수 시스템이 현재 약 5000 유로의 판매 가격으로 이미 구입가능한 반면, 고주파수 시스템에 대한 비용은 25,000 유로 이상이다. 더욱이, 주파수에 따라 가열 시스템에 대한 안전의 필요성도 증가하고 있어서, 고주파수 시스템의 경우 더 많은 입수 비용, 및 그러한 기술의 설치를 위한 더 많은 비용을 또한 정기적으로 추가해야 한다.
더욱이, 고주파수가 전자 장치에서 부품의 접착제 접착을 위해 사용될 경우, 교류 전자기장에 노출되는 과정에서 이러한 장치에 원치 않는 손상이 일어날 수 있다.
유도 가열을 위해 주어질 수 있는 적용의 예에는 면적의 접착, 시임 실링(seam sealing), 경화 및 템퍼링(tempering) 등에 의한 제조 작업이 포함된다. 본원에서 일반적인 기술은 예를 들어, EP 1 056 312 A2 또는 DE 20 2007 003 450 U1에 따라, 유도자(inductor)가 부품을 전체적으로 또는 부분적으로 둘러싸고, 완전히 균일하게 또는 필요한 경우, 의도적으로 불균일하게 가열시키는 방법을 이용하는 것이다.
DE 20 2007 003 450 U1에는 예를 들어, 그 중에서도 실링 필름으로 용기 개구부를 용해시키는 방법이 기재되어 있는데, 여기서 실링 필름의 금속성 인레이(inlay)가 유도에 의해 가열되고, 실링 접착제가 열의 전도에 의해 용융된다. 용기는 금속 호일 및 인접의 고분자 실링 필름을 포함하는 스크류-온(screw-on) 또는 스냅-인(snap-in) 리드(lid)로 밀폐되어 있다. 유도 코일을 사용하여, 에디 전류는 금속 호일에서 발생되고, 금속 호일을 가열시킨다. 금속 호일과 실링 필름간의 접촉으로 인해, 실링 필름이 또한 가열되고, 이에 따라 용기 개구부로 용해된다. 터널 형태의 유도 코일은 플랫형 코일에 비해, 코일이 금속 호일 상에서 측면으로부터 작용하기 때문에 금속 호일과 리드의 상부 가장자리 사이의 거리가 넓은 용기를 밀봉하는데에도 사용될 수 있다는 이점을 지닌다.
이러한 방법의 단점은 순수한 접착 부피보다 상당히 더 큰 부피인 부품 부분과 금속 호일이 전자기장을 통과하여, 전자 부품의 경우에 예를 들어, 원치 않는 위치에서 가열이 일어날 수 있기 때문에 파손을 피해갈 수 없다는 점이다. 추가의 단점은 접착은 용기와 접촉되는 가장 자리 영역만으로 충분한데 리드 필름 전체가 가열된다는 점이다. 이로 인해, 25mm 개구부 직경 및 2mm 접착 폭을 지니는 전형적인 음료 병의 경우 접착 부위에 대한 가열되는 부위의 비율이 대략 6.5로 비율이 높게 존재하게 된다. 용기의 직경이 더 큰 경우, 일반적인 일정한 접착 폭일 경우 이 비율은 증가하게 된다.
최근에는, 특히, 플라스틱에 대한 플라스틱 접착에서 유도 가열의 경우, 유도 가열가능한 열-활성화가능 접착 필름(HAF)은 주목받지 않게 되었다. 그 이유는 기계적 안정성에 저해되는 어떠한 상당한 손상을 일으키지 않으면서, 가열될 바디의 재료 내에 혼입될 수 있어서 바디의 부피 전체에 걸쳐 바디의 가열을 가능하게 한, 현재 구입가능한 나노미립자 시스템, 예컨대, MagSilica™(Evonik AG)에서 확인된다.
그러나, 이러한 나노범위(nanoscopic) 시스템의 작은 크기 때문에, 중간 주파수 범위로부터의 주파수를 지니는 교류 자기장에서 그러한 제품들을 효율적으로 가열시키는 것은 불가능하다. 대신에 개선된 시스템의 경우, 고주파수 범위로부터의 주파수가 요구된다. 그러나, 이러한 주파수에서는 특히 교류 자기장 내 전자 부품에 대한 손상 문제가 특히 심각한 정도로 두드러진다. 또한, 높은 주파수 범위의 주파수를 갖는 교류 자기장의 발생은 증가된 비용 및 장치의 복잡성을 요하며 그에 따라 경제적으로 바람직하지 못하다. 더욱이, 나노미립자 충전제의 사용은, 이들 충전제가 후속적인 재사용 시에 충전제를 둘러싸는 물질로부터 쉽게 분리되지 않기 때문에 환경의 견지에서 또한 문제가 된다. 더욱이, 나노미립자 시스템이 응집체를 형성하려는 경향이 강한 것은 이와 함께 생성되는 필름이 일반적으로 매우 균질하지 않음을 의미하기 때문에, 매우 얇은 필름에서 이러한 입자를 사용하는 것은 곤란하다.
더욱이, 상기와 같은 문제점을 방지하기 위해서, 유도 가열가능하도록 의도된 열-활성화된 필름(HAF)을 시트 형상 금속성 또는 금속화된 구조물로 충전시키는 것이 가능하다. 이것은 중간 주파수 범위에서도 금속 호일의 전면을 사용하고; 높은 가열 속도가 달성될 수 있어서 0.05 내지 10초의 유도 시간이 실현될 수 있다는 면에서 매우 효율적이다. 또한, 이러한 면에서 0.25μm 내지 75μm의 매우 얇은 전도성 필름의 사용이 가능하다.
또한, 천공된 금속 호일, 와이어 메쉬(wire mesh), 팽창된 금속, 금속 웹(web) 또는 섬유의 사용이 알려져 있고, 이를 통해 HAF의 매트릭스 재료가 통과할 수 있어서 어셈블리의 응집력이 개선된다. 그러나, 그 결과 가열 효율이 저하된다.
휴대용 전자 장치 내에서의 접착제 접착의 경우, Lohmann으로부터의 제품 Duolplocoll RCM이 알려져 있고, 이 제품에는 유도적으로 가열가능한 나노입자가 함유되어 있다. 이 제품은 고주파 범위에서만 오로지 기술적으로 사용가능한 방법으로 가열될 수 있다. 이 제품에는 또한 입자 및 고주파수 교류장 사용에 따른 상기 기재된 단점이 적용된다. 또한, 이 제품은 이와 함께 생산되는 접착제 접착이 추가의 유도적 가열에 의해 분리될 가능성이 있는 것으로 나타난다. 이러한 종류의 입자-충전된 접착 테이프의 단점은 높은 수준의 가열, 하부면의 응집, 그에 따른 이후 부품의 분리 시, 잔여의 접착 테이프가 양 접착면 상에 존재하게 되고, 양 접착면이 각각 입자로 오염된다는 것이다. 재료의 재사용 시, 이것은 바람직하지 않다.
유도 가열에 의한 접착된 부품의 분리는 종래 기술에 공지되어 있다. 많은 경우에, 입자-기반 접착 시스템은 상기 기재된 단점을 지니면서 유사하게 사용된다. 시트 형상의 민감성 재료의 경우, EP 1 453 360 A2에 기재되어 있다.
시트 형상 구조물이 교류 자기장에서 열을 발생시키는데 사용될 경우, 열 효과(예를 들어, 용융 또는 화학적 분해)에 의해 접착을 분리하는 경우에, 피착물이 이에 부착된 남아 있는 내부 열-발생 시트 형상 구조물을 지닐 것임을 확실하게 예측할 수 없다는 문제점이 발생한다. 따라서, 여기서 또한 재료의 재사용 시 오염물로 인해 어려움이 발생한다.
본 발명의 목적은 종래 기술의 단점을 극복하면서, 접착제 접착, 더욱 특히 플라스틱-대-플라스틱 접착이 생성되고, 조절된 방식으로 다시 분리될 수 있는 재료 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 두 개의 기판 표면을 접착제로 접착시키고(접착제로 접착되는 어셈블리를 형성시키는), 분리시키는(접착제로 접착된 어셈블리가 다시 분리되도록) 방법에 의해 달성되고, 여기서 열-활성화되어 접착가능한 시트 형상 부재가 접착을 위해 사용되는 경우, 열-활성화되어 접착가능한 시트 형상 부재는 하나 이상의 전기 전도성 시트 형상 구조물 및 또한 상이한 열-활성화가능한 접착제의 둘 이상의 층을 포함하고, 여기서 제 1 열-활성화가능한 접착 층은 전기 전도성 시트 형상 구조물의 한 면 상에 실질적으로 위치하고, 제 2 열-활성화가능한 접착제는 전기 전도성 시트 형상 구조물의 다른 면 상에 실질적으로 위치하고, 본 발명의 방법은 하기를 특징으로 한다:
- 열-활성화되어 접착가능한 시트 형상 부재를 두 개의 열-활성화가능한 접착제의 열 활성화가 동시에 일어나는 온도(T1)로 처리함으로써 접착이 야기되고,
- 접착 부위(즉, 특히 열 활성화되어 접착된 시트 형상 부재)를 규정된 조건 하에 열-활성화가능한 시트 형상 부재의 열-활성화된 층들 중 하나만(단지 언어적 차이로, 이하에서 "제 1 열-활성화가능한 접착제"로서 일컬어짐)이 접착제로 접착된 어셈블리가 분리되는 정도로 접착제로 접착된 어셈블리에서 접착 효과를 손실하는 온도(T2)로 처리함으로써 재분할이 야기된다.
본 명세서의 목적을 위해서, 열-활성화가능한 접착을 위한 기능이 그 시점의 그 지점에서 존재하는지 여부에 상관없이, 이러한 부품이 접착된 상태로 있거나 접착제로 접착된 어셈블리가 재분할된 후에도, 열-활성화가능한 접착제 및 열-활성화되어 접착가능한 시트 형상 부재에 동일하게 참조가 이루어진다. 이것은 열-활성화가능한 접착을 위한 적합성이 접착 전에 존재하고, 각각의 목적(적절한 경우, 변형된 형태, 더욱 특히 접착제로 접착된 형태)이 이러한 표현이 사용되는 동안 본질적으로 계속 존재한다는 점을 고려한 것이다.
특정 상태에서 일부 적합한지 여부와 관련된 경우는, 텍스트의 해당 구절에서 분명하게 나타난다.
그 결과, 달리 기재되지 않는 한, 예를 들어, 명칭 "열-활성화되어 접착가능한 시트 형상 부재"는 또한 상응하는 경우에, "열-활성화되어 접착되는 시트 형상 부재"를 포함한다.
시트 형상 부재의 사용 전, 모든 경우에 "열-활성화되어 접착가능한 시트 형상 부재" 및 열-활성화가능한 접착제는 실온 초과의 활성화 온도의 달성에 의해 적용의 관점에서 접착제 접착을 위한 기능을 생성시킬 수 있는 종류의 접착제이다.
"열-활성화가능한 접착제는 시트 형상 구조물의 한 면 상에 실질적으로 위치한다"라는 언급은 접착제가 시트 형상 부재의 각 면 상에 완전히 또는 대부분 접착을 유발함을 의미하지만, 특정 접착 테이프 구조물에서 예를 들어, 메쉬, 및 천공 판 등과 같은 끊어진(interrupted) 전기 전도성 시트형상 구조물의 경우, 또는 또 다른 방식으로 본 발명의 개념의 실현이 그 결과로 영향받지 않도록 하는 정도의 어떠한 경우에는 예를 들어, 반대쪽 열-활성화가능한 접착제와 합쳐져서 시트 형상-구조물 가장자리의 오버립핑(overlapping)에 의해 전기 전도성 시트 형상 구조물의 다른 면 상에 연장될 수 있다. 이어서, "실질적으로(substantially)"는 각각의 열-활성화가능한 접착제가 전기 전도성 시트 형상 구조물의 각 면 상에 완전히 위치될 수 있지만, 각각의 기판 상에 열-활성화되어 접착가능한 시트형성 부재의 접착이 각각의 열-활성화된 접착제에 의해 확실해질 경우에는 필요하지 않다는 사실이 고려된다.
본 발명의 목적을 위해서 시트 형상 부재는 더욱 특히 실질적으로 시트 형상 정도를 지니는 모든 통상적이고 적합한 구조물을 포함한다. 그러한 구조물은 실질적으로 2차원 접착을 가능하게 하고, 접착 필름, 접착 테이프, 접착 라벨 또는 다이컷 모양의 형태로 더욱 특히 가용성인 상이한 형태로 취해질 수 있다. 시트 형상 부재는 사이즈로 절단된(cut-to-size) 시트 형상 부재로서 지정될 수 있고, 모양은 유도 가열의 과정에서 열로 손상되는 접착 기판의 위험을 감소시키기 위해서, 접착 면적의 모양에 맞춰진다.
본 발명의 목적을 위해서 시트 형상 부재들은 각각 두 개의 사이드 접면인, 전면(front face) 및 후면(back face)을 지닌다. 본원에서 용어 "전면" 및 "후면"은 주요 길이(principal extent)(2차원 길이, 그 길이의 주요 평면)에 대해 평행한 시트 형상 부재의 두 개의 표면을 지칭하며, 이는 단지 두 개의 접면의 절대적인 3차원 배열을 결정하는 용어를 선택하지 않고, 시트 형상 부재의 반대면 상에 배치된 이러한 두 개의 접면을 구별하기 위해 제공된 것이다; 따라서, 전면은 또한 3차원적으로 뒤에 놓여 있는 시트 형상 부재의 사이드 접면으로 구성될 수 있는데, 즉 그에 따라서 후면이 3차원적으로 앞에 놓여 있는 시트 형상 부재의 사이드 접면을 형성한다.
이러한 열-활성화되어 접착가능한 시트 형상 부재는 서로에 대해 두 개의 접착 기판을 접착시키기 위해 의도되었다. 이러한 목적을 위해서, 시트 형상 부재는 양 사이드 접면 상에 열-활성화되어 접착가능한 접착제를 지닌다. 열-활성화되어 접착가능한 접착제는 고온에서 뜨거운 상태로 접착되고, 냉각 후에 기계적으로 강건한 연결을 제공하는 모든 접착제이다. 이 접착제는 전형적으로 접착 층의 형태로 존재한다.
한 층은, 더욱 특히 하나의 공간 방향(두께 또는 높이)에서의 치수가 주요 길이를 규정하는 다른 두 개의 공간 방향(길이 및 폭)에서보다 훨씬 더 작은 단일 기능성(unitary functionality)의 시스템의 시트 형상 배열이다. 이러한 종류의 층은 압축되거나 천공된 형태일 수 있고, 특히 이러한 재료가 상기 층의 단일 기능성에 기여하는 경우에 단일 물질 또는 상이한 물질로 구성될 수 있다. 하나의 층은 전체 2차원 길이에 걸쳐 일정한 두께 또는 상이한 두께를 가질 수 있다. 또한, 물론 하나의 층이 또한 하나 초과의 단일 기능성을 가질 수 있다.
용어 "열-활성화가능한 접착제"(또한, 문헌에서 "열적으로 활성화가능한 접착제"로 일컬어짐)는 열 에너지 공급에 의해 활성화되는 접착제를 의미하고, 사용을 위해 이러한 상태로 적용된다. 접착제 접착은 냉각에 의해 생성되고, 두 시스템 간에는 구별되는 것이 있다: 열가소성 열-활성화가능한 시스템(핫멜트 접착제(hotmelt adhesive)는 냉각 시에 물리적으로 설정되고(일반적으로 가역적임), 반면 열-활성화가능한 엘라스토머/반응성 성분 시스템(열-실링 접착제)는 화학적으로 설정된다(일반적으로 비가역적임).
용어 "열-활성화가능한 접착제"는 실온 또는 활성화 온도 미만의 다른 온도에서도 이미 특정 고유 점착성(감압 접착성, 자가-접착성)을 지니는 것으로 고려되는 접착제(아마도 "감압 접착제"임)일 수 있다. 그러나, 활성화 온도 미만의 이러한 고유의 점착성은 필수적이지 않아서, 열-활성화가능한 접착제는 활성화 온도 미만의 온도, 더욱 특히 실온에서 비점착성일 수도 있다.
본 발명의 명세서의 관점에서 상이한 열-활성화가능한 접착제는 더욱 특히 이러한 열-활성화가능한 접착제의 거동이 다른 열-활성화가능한 접착제(이하에서 "제 2 열-활성화가능한 접착제"로 의미됨)에 의해 발생된 접착이 온도 T2에서 유지되면서 접착제로 접착된 어셈블리가 열-활성화가능한 접착제에 의한 접착에 대해 분리되게 할 정도로 온도 TDK 1≤T2 - 접착된 상태로부터 시작 - 에서 열-활성화가능한 접착제 중 하나(제 1 열-활성화가능한 접착제)가 접착제로 접착된 어셈블리에서 접착 효과를 손실하게 하는 것으로 이해된다.
온도 T2에서 접착제로 접착된 어셈블리의 분리를 위해서(다시 말해서, 두 개의 기판의 접착을 서로 분할시키기 위해서), 분할 공정을 지지하는 추가의 방법 조건을 조정하는 것, 예를 들어, 분할 효과를 더 강하거나 덜 강하게 하는 추가의 힘(인장력, 또는 압축력 등)을 이용하는 것이 유용할 수 있다. 제 2 열-활성화가능한 접착의 경우, 이후 온도 T2, 그리고 접착제로 접착된 어셈블리가 재분할되는 유리한 조건 하에, 더욱 특히 기재된 힘의 영향 하에 있는 경우, 접착되는 기판과의 접착을 분할하지 않는다.
제 2 열-활성화가능한 접착제는 온도 T2 초과인, 제 3 온도 T3에서 접착되는 기판과의 접착을 분할하도록 유리하게 선택될 수 있다.
접착되는 기판으로부터 각각의 열-활성화가능한 접착제의 분리는 예를 들어, 상기 온도(T2 또는 T3)에서 접착 강도를 손실하거나, 적어도 이로부터 심한 감손이 진행된 각각의 접착제에 의해, 용융, 연화 및/또는 분해 진행에 의해 일어날 수 있다. 분리 공정의 다른 메카니즘이 가능하고, 본 발명의 기본적인 개념에 의해 포함된다.
본 발명의 방법의 한 가지 바람직한 구체예에서, 열-활성화되어 접착가능한 시트 형상 부재 내에서 온도 T1는 더욱 특히 자기장에서 유도적으로 열-활성화되어 접착가능한 시트 형상 부재 내의 전기 전도성 시트 형상 구조물을 가열하고, 이 열을 접착제에 전달시킴으로써 생성된다.
또 다른 바람직한 구체예에서, 온도 T2 뿐만 아니라, 바람직하게는 또한 달성가능한 온도 T3는 전기 전도성 시트 형상 구조물의 유도 가열에 의해 생성된다.
본 발명에서, 하기 더욱 상세하게 설명되고, 자체로 본 발명의 대상물인 열-활성화되어 접착가능한 시트 형상 부재를 사용하는 것이 유리하다.
더욱이, 사용되는 본 발명의 대상물은 열-활성화되어 접착가능한 시트 형상 부재이고; 열-활성화되어 접착가능한 시트 형상 부재는 하나 이상의 전기 전도성 시트 형상 구조물 및 또한 상이한 열-활성화가능한 접착제의 둘 이상의 층을 포함하고, 여기서 제 1 열-활성화가능한 접착 층은 전기 전도성 시트 형상 구조물의 한 면 상에 실질적으로 위치하고, 제 2 열-활성화가능한 접착제는 전기 전도성 시트 형상 구조물의 다른 면 상에 실질적으로 위치하고, 열-활성화가능한 접착제는 일반적인 온도 T1에서 접착을 야기하도록 선택되고, 온도 TDK 1에서 열-활성화가능한 접착제 중 하나(제 1 열-활성화가능한 접착제)가 접착 효과를 손실하지만, 다른 접착제(제 2 열-활성화가능한 접착제)는 그때까지 접착 효과를 손실하지 않는다.
표현 "실질적으로"는 상기 이미 정의된 바와 동일한 의미를 지닌다. 특정 열-활성화가능한 접착제가 접착제로 접착된 어셈블리에서 접착 효과를 손실하는 온도는 또한 본 명세서의 문맥에서 "접착력 손실 온도"로 일컬어진다.
전반적으로, 열-활성화되어 접착가능한 시트 형상 부재는 어떠한 요망되는 적합한 배열을 지닐 수 있다. 따라서, 상기 기재된 층 외에, 시트 형상 부재는 예를 들어, 영구적인 캐리어(carrier) 또는 일시적인 캐리어인 추가의 층을 포함할 수 있다.
본 발명의 열-활성화가능한 시트 형상 부재의 한 가지 유리한 구체예에서, 제 1 열-활성화가능한 접착제(TAct 1) 및 제 2 접착제(TAct 2)의 활성화 에너지는 서로 동일하거나 약간 상이하고, 여기서 이 두 온도 모두 접착제가 이미 접착의 손실을 다시 겪은 더 낮은 활성화 에너지를 지니지 않으면서(예를 들어, 너무 무르게 되거나, 분해가 진행되거나, 그렇지 않으면 요망되는 접착 효과를 더 이상 달성할 수 없는(즉, 따라서 접착제들 중 하나 또는 둘 모두의 접착력 손실 온도 TDK에 이미 도달됨)), 두 활성화 에너지가 더 높게 달성되고, 더욱 특히 초과하는 온도 범위 내에 존재하여 열-활성화가능한 접착제 둘 모두가 접착력이 발달되거나 이미 발달된 다.
더 낮아진 접착력 손실 온도 TDK 1을 지니는 제 1 열-활성화가능한 접착제는 더 낮은 활성화 온도를 지니거나, 더 높은 활성화 에너지를 지닐 수 있으며, 여기서 TAct 1과 TAct 2는 서로 상이하다. 더 높은 접착력 손실 온도 TDK 2를 지니거나 접착력 손실 온도를 지니지 않는 제 2 열-활성화가능한 접착제에 대해 이와 동일한 것이 적용된다.
본 발명의 방법에서, 온도 T1는 더욱 특히 두 활성화 에너지보다 높거나, 그렇지 않으면 두 활성화 에너지를 초과 - 더욱 특히 약간 초과 - 하도록 선택되고, 이는 감압접착제 둘 모두가 접착제들 중 하나 또는 둘 모두가 접착력이 다시 저하되는 온도를 초과하지 않으면서 부착성을 발달시킴을 의미한다.
열-활성화가능한 접착제가 접착력이 저하되는 온도(열-활성화가능한 접착제가 접착제로 접착된 어셈블리를 더 이상 유지할 수 없음; 접착력 손실 온도 제 1 열-활성화가능한 접착제의 경우 TDK 1 및 제 2 열-활성화가능한 접착제의 경우 TDK 2)는 바람직하게는 매우 상당히 달라서 기술적인 면에서, 더 낮은 접착력 손실 온도 TDK 1을 지니는 제 1 열-활성화가능한 접착제로 된 제 1 기판의 접착은 떨어지지만, 더 높은 접착력 손실 온도 TDK 2(또는, 존재하는 접착력 손실 온도 없이)를 지니는 제 2 열-활성화가능한 접착제로 된 제 2 기판의 접착이 (여전히) 유지되도록 온도 T2를 실현시킬 수 있다.
온도 TAct 1, TAct 2, TDK 1 및/또는 TDK 2는 상당히 한정된 온도일 수 있지만; 감압 접착제는 폴리머이고, 여기서 상 전이 및/또는 다른 물리적, 화학적 및/또는 물리화학적 공정이 온도 범위 내에서 일어나기 때문에, 그러한 온도 범위가 포함되어야 한다.
이어서, 명시된 온도 T는 더욱 특히 상응하는 공정(열-활성화, 용융, 연화, 분해 등)이 실질적으로 일어나서 상기 방법(즉, 접착 및/또는 재분할)으로 기재된 성공을 이루게 하는 각 온도 범위 내의 온도를 나타낸다.
방법 온도 T1는 열-활성화가능한 접착제의 활성화 온도 TAct 1 및 TAct 2 또는 그 초과의 온도를 나타낸다.
방법 온도 T2는 제 1 열-활성화가능한 접착제의 접착력 손실 온도 TDK 1 또는 그 초과의 온도를 나타내고; 제 2 열-활성화가능한 접착제는 또한 접착력 손실 온도 TDK 2를 지니고, T2는 TDK 2 미만이다.
방법 온도 T3는 접착력 손실 온도 TDK 2 * 또는 그 초과의 온도를 나타낸다.
앞서 기재된 바와 같이, 열-활성화가능한 접착제로 고려되는 접착력 손실 온도는, 각 경우에 다른 열-활성화가능한 접착제와 무관하게, 더욱 특히 각각의 융점, 연화점 또는 분해 온도 등을 포함하고; 또한, 열-활성화가능한 접착제 둘 모두의 접착력의 손실이 동일한 효과로부터 발생될 수 있다.
본 발명의 접착 테이프의 한 가지 유리한 구체예는 하나 이상의 전기 전도성 시트 형상 구조물 및 또한 전기 전도성 시트 형상 구조물의 양면 상의 열-활성화가능한 접착제의 층을 포함하는 열-활성화되어 접착가능한 시트 형상 부재에 관한것이고, 이러한 두 개의 열-활성화가능한 접착제는 서로 상이하고, 열-활성화가능한 접착제의 접착 특성을 달성하기 위한 활성화 온도 접착력 손실 온도보다, 더욱 특히 융점보다 및/또는 분해 온도보다 서로 덜 다르다.
본 발명의 열-활성화되어 접착가능한 시트 형상 부재 및 본 발명의 방법은 더욱 바람직하게는 전자 장치에서 특히 둘 이상의 동일하거나 상이한 전기 비전도성 재료들(상기 이용된 표현에 있어서, 기판), 더욱 특히 각 경우에 5W/mK 미만의 열 팽창 계수를 지니는 재료들 사이의 접착제 접착에 적합하다.
본 발명에 따르면, 접착은 둘 모두의 경우 완전한 접착 강도를 얻는 두 접착제 모두로(재료들 중 하나가 예를 들어, 불완전한 경화 또는 용융에 의해 완전한 접착 강도를 달성하지 못하는 경우 없이) 된 접착은 둘 모두의 경우 동일한 온도 범위에서 수행될 수 있다. 유리하게는, (기판, 접착제)에 함유되는 재료는 극도의 온도에 의해 손상되지 않는다.
더구나, 접착의 분할와 연관된 온도 T2, 더욱 특히 더 낮은 온도의 선택을 통해, 전기 전도성 시트 형상 구조물이 피착을 유지하는 피착물을 확실히 미리 결정할 수 있다. 이것은 장치, 더욱 특히 전자 장치의 재사용 시, 특히 재료의 세척 선별 시 유리하다.
놀랍게도, 그외에는 단일 시스템, 예컨대, 접착선에 균일하게 존재하는 입자-충전된 접착제로만 달성되는 전기 전도성 시트 형상 구조물에 대한 접착 강도가 접착가능한 시트 형상 부재에 존재하는 추가의 경계층 및 두 개의 상이한 접착 시스템에도 불구하고 달성되는 성공이 이루어졌다.
한가지 특히 유리한 버전에서, 열-활성화되어 접착가능한 시트 형상 부재는 70μm 미만, 더욱 특히 50μm 미만, 매우 특히 30μm 미만의 두께를 지니는데, 왜냐하면 이로 인해 특히 얇은 접착제 접착을 생성하는 것이 가능하기 때문이다.
본 발명은 하기와 같이, 본 발명의 열-활성화되어 접착가능한 시트 형상 부재를, 더욱 특히 생성되어야 하는 접착제 접착의 기하 구조(예를 들어, 모양 또는 다이컷)로 제공함으로써 접착제 접착을 생성하는 방법을 포함한다:
ㆍ 이러한 시트 형상 부재는 접착선 내에 적용되고;
ㆍ 접착선에 프레싱 장치에 의해 적용된 압력이 가해지고, 프레싱 장치의 하나 이상의 프레싱 기구는 교류 자기장을 생성시키는 장치를 포함하고;
ㆍ 시트 형상 부재는 접착 시스템 둘 모두가 활성화되는 온도로 유도에 의해 가열된다.
본 발명은 더욱 특히, 접착제 접착을 생성하는 상기 기재된 방법에 후속하여 접착제 접착을 분할하는 방법으로서, 본 발명의 열-활성화되어 접착가능한 시트 형상 부재 접착 테이프로 생성된 접착제 접착이 유도에 의해 가열되고, 하기를 특징으로 하는 방법을 추가로 포함한다:
ㆍ 접착력 및/또는 응집력을 저하시키기 위해 두 열-활성화가능한 접착제에 요구되는 더 낮은 온도가 실질적으로 초과되지 않는다.
본 발명의 시트 형상 부재는 유도성 가열에 통상적인 유도 가열 수단(유도자)을 이용하여 가열될 수 있다. 고찰된 유도 가열 수단(유도자)에는 모든 통상적이며 적합한 장치, 다시 말해서, 예를 들어 코일, 전도체 루프, 또는 교류 전류가 통과하고 전도체를 통해 유동하는 전류에 의해 적절한 강도의 교류 자기장을 발생시키는 전도체가 포함된다. 따라서, 가열에 필요한 자기장 강도는 적절한 회전(turn) 수 및 길이의 코어를 갖는 코일 배열에 의해 제공될 수 있고, 상기 코일을 통해 상응하는 전류가 예를 들어, 포인트 유도자(point inductor)의 형태로 유동한다. 이 포인트 유도자는 강자성 코어 없이 설계될 수 있거나, 예를 들어 철 또는 압축시킨 페라이트 분말로 만들어진 코어를 가질 수 있다. 상기 예비 어셈블리는 이에 따라 발생된 자기장에 직접 노출될 수 있다. 다르게는, 물론 상기 코일 배열을 1차 와인딩으로 자기장 변압기의 1차 면 상에 배열할 수 있는데, 2차면 위의 2차 와인딩에 의해 상응하는 더 높은 전류가 제공된다. 그 결과, 예비 어셈블리의 바로 근방에 배열된 실제적인 여자 코일(excitation coil)은 더 높은 전류의 결과로 교류 자기장의 장 강도를 그에 따라 감소시키지 않으면서 더 적은 회전 수를 지닐 수 있다.
예비 어셈블리에 유도 가열 동안 프레싱 압력이 가해질 경우, 이를 위해서 추가적으로 프레싱 장치가 필요하다. 사용되는 프레싱 장치는 프레싱 압력을 가하는데 적합한 모든 장치, 예를 들어 불연속적으로 작동되는 프레싱 기계, 예컨대 공압 또는 수압 프레스, 편심 프레스, 크랭크 프레스, 토글 프레스, 또는 스핀들 프레스 등이거나, 연속적으로 작동되는 프레싱 기계, 예컨대 프레싱 롤일 수 있다. 상기 프레싱 장치들은 개별 유닛으로 제공될 수 있거나, 그렇지 않으면 유도자와 함께 제공될 수 있다. 예를 들어, 제 1 프레싱 기구로 유도 가열 수단을 또한 구비하는 하나 이상의 프레스-램 부재(press-ram element)를 포함하는 프레싱 장치를 사용하는 것이 바람직하다. 그 결과, 유도 장은 형성되는 접착 위치에 매우 가까워질 수 있고, 이에 따라 이 접착 위치의 면적으로 3차원적으로 제한될 수 있다.
유도 가열의 경우, 유리하게는 하기 파라미터를 선택하는 것이 가능하다:
- 1 내지 200kHz의 주파수, 낮은 주파수에서 투과 깊이가 더 높게 달성되고, 가열 속도를 더 우수하게 조절할 수 있다. 이 방법에서, 1 내지 40 kHz, 더욱 특히 1 내지 15kHz의 주파수를 사용하는 것이 특히 바람직한데, 왜냐하면 이러한 경우에 자기장의 효과적인 투과 깊이가 추가로 증가되기 때문이다.
- 20초 미만의 시간 내에 70℃ 이상의 온도로 가열을 수행한다.
본 발명의 방법은 가열된 면적이 5cm2보다 더 좁을 때 특히 유리하게 이용된다. 본 발명의 방법으로, 놀랍게도 매우 까다로운 경우인, 접착 기판의 비조절된 용융을 방지하는 것이 가능하다.
본 발명의 방법은 접착선이 비연속적인 면적으로 형성되는 경우 추가적으로 사용된다는 것이 특히 이점이다. 이는 한 편으로는, 우묵한 부분 및/또는 천공된 면적, 다른 한편으로는, 또한 개별 부재가 2 이상의 측면 비율(폭에 대한 길이)을 지니는 예를 들어, 콤(comb) 구조와 같이 실질적으로 선형 부재로 구성되는 면적인 것으로 의미된다.
본 발명의 방법의 한가지 특히 유리한 버전에서, 가열은 0.2MPa 이상에 이르는 프레싱 압력을 가함으로써 수행된다. 이러한 방식에서, 가스 또는 화학 반응 형태인 가스를 흡수함으로써, 특히 스팀에 의해 거품의 형성을 방지할 수 있다. 높은 가교 온도를 위해 바람직한 것은 0.5MPa 이상의 압력이다.
본 발명의 방법의 추가의 특히 유리한 버전에서, 대조적으로 압력은 0.2MPa 미만인데, 왜냐하면 이러한 방식에서, 접착선으로부터 접착제, 더욱 특히 열가소성 접착제가 흘러 나오는 것을 방지할 수 있기 때문이다.
한 가지 특히 유리한 버전에서, 가열은 200℃/s 이하, 더욱 특히 100℃/s 이하인데, 왜냐하면 더 높은 가열 속도에서는 기판의 비조절된 용융 및/또는 열적 손상 또는 열-활성화가능한 접착제에 대한 물리적 손상의 높은 위험이 존재하기 때문이다. 이러한 방식에서, 가열 속도를 제한하는 것은 예를 들어, 더 낮은 전기 전도도를 지니는 금속(예를 들어, 구리 대신 알루미늄, 또는 알루미늄 대신 스틸)의 사용에 의해 달성될 수 있다. 가열 속도를 제한하는 또 다른 기술적 수단은 천공된 금속성 시트 형상 구조물, 예를 들어, 팽창된 금속 메쉬를 사용하는 것이다.
본 발명의 방법의 추가의 유리한 버전에서, 물리적 또는 화학적 메카니즘에 의해 접착 선을 강화시킬 수 있도록, 시트 형상 부재의 가열 후에 압력이 유지된다. 또한, 제 2 프레싱 장치에서 후속의 프레싱 시간을 실시하는 것이 바람직하고, 이것은 유도자를 더 이상 포함하는 것을 필요로 하지 않아서, 그에 따른 주기 시간을 감소시킨다.
본 발명의 방법의 추가의 유리한 버전에서, 적어도 일부는 후속의 프레싱 시간에 또한 접착 테이프의 추가적인 유도 가열이 수행되는데, 왜냐하면 이러한 방식에서, 유리하게는 접착선에서 온도를 유지하는 것이 가능하기 때문이다. 이러한 후속 가열은 유리하게는 원래의 가열보다 더 낮은 가열 속도로 수행된다.
접착제가 바람직하게는 접착 면적의 기하 구조로 제공된다는 장점으로 인해, 가열은 확실히 접착에 필요한 면적에서만 수행된다. 그에 따라 열적 손상의 위험도 감소된다. 기하 구조는 예를 들어 컷팅(cutting), 펀칭(punching), 레이저 컷팅(laser cutting), 워터-제트 컷팅(water-jet cutting)과 같이, 당업자에게 친숙한 어떠한 기술로 형성될 수 있다.
본 발명의 방법의 추가의 이점은 유도자가 하나 이상의 프레싱 기구로 일체화된다는 점인데, 왜냐하면 이러한 방식에서 유도장이 접착 부위에 매우 밀접하게 야기될 수 있고, 또한 상기 접착 부위에 3차원적으로 한정될 수 있기 때문이다.
열-활성화가능한 접착제
열-활성화가능한 접착제로서, 특히 핫멜트 접착제, 반응성 접착제 또는 반응성 핫멜트 접착제를 사용하는 것이 가능하다.
제 1 열-활성화가능한 접착제는 바람직하게는 제 2 열-활성화가능한 접착제의 활성화 온도(TAct 2 *)보다 10 내지 20℃, 바람직하게는 20 내지 50℃, 더욱 바람직하게는 50℃ 이상 높은 접착력 손실 온도(TDK 1)를 지닌다. 이것은 한 가열 주기 내에 제 1 접착제에 대한 탈착 메카니즘(분해)을 사전에 활성화시키지 않으면서 접착제 둘 모두를 확실히 활성화시키는 것을 보장한다. 10 내지 20℃ 차이로, 접착을 분리하는데 필요한 시간이 상대적으로 낮아서 가열 시간 및/또는 에너지를 절약할 수 있다.
상기 언급된 온도(TDK 1, EAct 2)의 차이가 50℃ 초과인 경우, 본 발명의 방법은 접착시 온도 영역에서 더 큰 오차가 허용되기 때문에 매우 신뢰할 만하다.
20℃ 내지 50℃ 차이의 온도 범위가 두 변형예 사이에서 유리한 절충이다.
한 가지 특히 바람직한 버전에서, 제 1 열-활성화가능한 접착제는 반응성 접착제이거나 반응성 접착제를 포함하고, 또는 반응성 핫멜트 접착제이거나 반응성 핫멜트 접착제를 포함하고, 그리고/또는 제 2 열-활성화가능한 접착제는 핫멜트 접착제이거나 핫멜트 접착제를 포함하고, 여기서 핫멜트 접착제의 용융 온도는 매우 바람직하게는 반응 시스템의 분해 온도보다 낮게 선택된다.
이에 따른 결과로서, 접착제 접착은 화학적 분해 없이 분할될 수 있으며, 이로 인해 공정에서 형성되는 가스 또는 다른 분해 생성물에 의해 저해될 수 없다.
추가의 바람직한 구체예에서, 하나 이상의 열-활성화가능한 접착제는 분해를 촉진하거나, 우선적으로 분해하는 하나 이상의 재료의 일부와 혼합되어 접착제 접착을 약화시키고, 접착제 접착의 분할을 초래한다. 그러한 예들은 당업자에게 공지되어 있으며, 예를 들어 US 5,272,216에 개시되어 있다. 상기 특허에 개시된 상응하는 재료들은 본 발명의 개시 범위 내에 분명히 포함된다.
원칙적으로, 하나 이상의 열-활성화되어 접착가능한 접착제로서 모든 통상적인 열-활성화되어 접착가능한 접착 시스템이 사용될 수 있다. 원칙적으로, 열-활성화되어 접착가능한 접착제는 열가소성 열-활성화되어 접착가능한 접착제(핫멜트 접착제), 및 반응성 열-활성화되어 접착가능한 접착제(반응성 접착제)의 두 부류로 나눠질 수 있다. 이러한 세분은 또한 두 부류 모두로 지정될 수 있는 접착제, 즉 반응성 열가소성 열-활성화되어 접착가능한 접착제(반응성 할멜트 접착제)를 포함할 수 있다.
열가소성 접착제는 가열 시 가역적으로 연화되고, 냉각 과정에서 다시 고형화되는 폴리머를 기반으로 한다. 이와 대조적으로, 반응성 열-활성화되어 접착가능한 접착제는 반응성 성분을 포함한다. 후자의 성분은 또한 "반응성 수지"로 일컬어지고, 반응성 수지에서 가열은 가교 공정을 개시하고, 최종 가교 반응 후에는 압력 하에서도 영구적인 안정한 접착이 가능하게 된다. 이러한 종류의 열가소성 접착제는 바람직하게는 또한 예를 들어, 합성 니트릴 고무인 탄성 성분을 포함한다. 그러한 탄성 성분은 높은 유동 점도 때문에 열-활성화되어 접착가능한 접착제에 압력 하에서도 특히 높은 3차원 안정성을 부여한다.
본 발명과 연관되어 특히 유리한 것으로 밝혀진 열-활성화되어 접착가능한 접착제의 다수의 전형적인 시스템이 단지 예로서 후술된다.
이어서, 열가소성 열-활성화되어 접착가능한 접착제는 열가소성 기본 폴리머를 포함한다. 이러한 폴리머는 낮게 가해진 압력하에서도 우수한 유동 거동을 가져서 영구적인 접착의 지속력과 관련된 최종 접착 강도가 짧게 가해진 압력 시간 내에서 형성되고, 이에 따라 경성 또는 좋지 않은 기판에 대해서도 빠른 접착이 가능하다. 열가소성 열-활성화되어 접착가능한 접착제로서 종래 기술로부터 알려진 모든 열가소성 접착제가 사용가능하다.
예를 들어, DE 10 2006 042 816 A1에 기재된 종류의 열-활성화가능한 접착제가 적합할 수 있고, 이러한 상세한 설명은 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
예시적인 조성물은 예를 들어, EP 1 475 424 A1에 기재되어 있다. 이로부터, 열가소성 접착제는 예를 들어, 폴리올레핀, 에틸렌-비닐 아세테이트 코폴리머, 에틸렌-에틸 아크릴레이트 코폴리머, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리우레탄 또는 부타디엔-스티렌 블록 코폴리머 성분 중 하나 이상을 포함하거나 이로 구성될 수도 있다. 예를 들어, EP 1 475 424 A1의 문단 [0027]에 기재된 열가소성 접착제가 바람직하게 사용된다. 유리 접착 기판의 접착과 같은 특정 분야의 사용을 위해 특히 적합한 추가의 열가소성 접착제는 예를 들어, EP 1 95 60 63 A2에 기재되어 있다. 열가소성 접착제의 용융 점도는 예를 들어, 블렌드(blend) 성분으로서 건식 실리카, 카본 블랙, 카본 나노튜브 및/또는 추가 폴리머의 첨가를 통해 유동학적 접착제에 의해 증가하는 것이 바람직하다.
대조적으로, 반응성 열-활성화되어 접착가능한 접착제는 유리하게는 엘라스토머성 기본 폴리머 및 개질제 수지를 포함하고, 개질제 수지는 점착제 수지 및/또는 반응성 수지를 포함한다. 엘라스토머성 기본 폴리머의 사용을 통해 탁월한 차원의 안정성을 지니는 접착 층을 수득하는 것이 가능하다. 반응성 열-활성화되어 접착가능한 접착제로서 각 경우에서 특정 필요 요건에 따라 종래 기술로부터 알려진 모든 열-활성화되어 접착가능한 접착제를 사용하는 것이 가능하다.
또한 예를 들어, 추가로 페놀 수지와 같은 반응성 수지를 포함하여, 니트릴 고무 또는 이의 유도체, 예를 들어, 니트릴-부타디엔 고무 또는 이러한 기본 폴리머의 혼합물(블렌드)을 기반으로 하는 반응성 열-활성화되어 접착가능한 필름이 본원에 포함되고; 그러한 제품 중 하나는 예를 들어, tesa 8401의 상품명으로 시중에서 구입가능하다. 높은 용융 점도 때문에, 니트릴 고무는 열-활성화되어 접착가능한 필름에 탁월한 차원의 안정성을 부여해서 가교 반응이 수행된 후에 높은 접착 강도가 플라스틱 표면 상에 실현되게 한다.
물론, 예를 들어, 50중량% 내지 95중량%의 몰분율의 접착가능한 폴리머 및 5중량% 매니 50중량%의 몰분율의 에폭시 수지 또는 둘 이상의 에폭시 수지의 혼합물을 포함하는 접착제와 같은 다른 반응성 열-활성화되어 접착가능한 접착제가 또한 사용될 수 있다. 이러한 경우에, 접착가능한 폴리머는 유리하게는 일반식 CH2=C(R1)(COOR2)(여기서, R1은 H 및 CH3를 포함하는 기로부터 선택된 라디칼을 나타내고, R2는 H 및 1 내지 3개의 탄소 원자를 지니는 선형 또는 분지형 알킬 사슬을 포함하는 기로부터 선택된 라디칼을 나타냄)의 40중량% 내지 94중량%의 아크릴산 화합물 및/또는 메타크릴산 화합물, 하나 이상의 산 기, 더욱 특히, 카복실산 기 및/또는 설폰 산 기 및/또는 포스폰산 기를 지니는 5중량% 내지 20중량%의 제 1 공중합가능한 비닐 단량체, 하나 이상의 에폭사이드 기 또는 산 무수물 작용성 기를 지니는 1중량% 내지 10중량%의 제 2 공중합가능한 비닐 단량체, 및 제 1 공중합가능한 비닐 단량체의 작용기 및 제 2 공중합가능한 비닐 단량체의 작용기와 상이한 하나 이상의 작용기를 지니는 0중량% 내지 20중량%의 제 3 공중합가능한 비닐 단량체를 포함한다. 이러한 종류의 접착제는 빠른 활성화로 접착하게 하고, 최종 접착 강도는 단지 매우 짧은 시간 내로 달성되고, 그 결과 전반적으로 비극성 기판에 대한 효과적인 피착 연결이 보장된다.
사용될 수 있고, 특정 이점을 부여하는 추가의 반응성 열-활성화되어 접착가능한 접착제는 40중량% 내지 98중량%의 아크릴레이트-함유 블록 코폴리머, 2중량% 내지 50중량%의 수지 성분, 및 0중량% 내지 10중량%의 경화제 성분을 포함한다. 수지 성분은 접착 강도가 향상된 (점착성) 에폭시 수지, 노볼락 수지, 및 페놀 수지를 포함하는 군으로부터 선택된 하나 이상의 수지를 포함한다. 경화제 성분은 수지 성분으로부터 수지를 가교시키는데 사용된다. 폴리머 내의 강한 물리적 가교 때문에, 이러한 종류의 포뮬레이션은 전반적으로 접착의 경성을 저해하지 않으면서 전체 두께가 더 큰 접착 층이 수득될 수 있다는 특정 이점을 부여한다. 그 결과, 이러한 접착 층은 기판의 비평탄함을 상쇄시키기에 특히 적합하다. 더구나, 이러한 종류의 접착제는 우수한 에이징 내성이 특징이고, 낮은 수준의 아웃게싱(outgassing)을 나타내며, 전자 부품에서 다수의 접착에 특히 바람직한 것이 특징이다.
그러나, 앞서 언급된 바와 같이, 이러한 특히 유리한 접착제 외에, 또한 원칙적으로 접착제 접착을 위한 특정 프로파일의 필요 요건에 따라 다른 모든 열-활성화되어 접착가능한 접착제를 선택하고, 이를 사용하는 것이 가능하다.
또한, 더욱 특히 구조 접착제 접착에 적합한 접착제를 포함하는 반응성 감압 접착제가 또한 유리하게 사용된다. 이러한 종류의 접착제는 예를 들어, 명세서 DE 199 05 800 B4 및 EP 0 881 271 B1에 기재되고, 이에 대한 개시 내용은 본 발명의 개시 내용에 포함된다.
본 발명의 한 가지 유리한 버전에서, 열-활성화가능한 접착제 둘 모두는 자기 유도에 의한 열-활성화되어 접착가능한 시트 형상 부재의 가열에 의해 접착이 생성된 후에, 폴리카보네이트 상의 정적 전단 시험에서 접착 강도가 100MPa 초과, 바람직하게는 100 내지 300MPa, 매우 바람직하게는 400MPa 초과가 되도록 선택된다.
더욱이, 두 개의 열 활성화가능한 접착제 중 하나 이상, 가능하게는 또한 둘 모두가 예를 들어, 기하 구조 면적(예를 들어, 도트, 삼각형, 다이아몬드 또는 육각형) 또는 선형 패턴(예를 들어, 브릿지, 선, 격자 또는 웨이브)의 형태로 전기 전도성 시트 형상 구조물 상에 단지 일부만 코팅되어 존재할 경우 유리하다. 이러한 방식에서, 두 면 상에 분할하는 힘으로 추가의 구별을 달성하는 것이 가능하다.
본 발명의 또 다른 유리한 변형예에서, 열-활성화가능한 접착 층은 상이한 두께로 주어진다. 이것은 상이한 종류의 접착제들 사이의 접착 강도의 차이가 더 높거나 낮은 층 두께로 상쇄될 수 있다는 이점을 지닌다.
전기 전도성 시트 형상 구조물
원칙적으로, 하나 이상의 전기 전도성 시트 형상 구조물은 예를 들어, 천공되거나(예를 들어, 격자 형태) 전 면적에 걸쳐 압축된 얇은 층과 같이 어떠한 요망되는 적합한 모양일 수 있다. 전기 전도 층의 층 두께는 바람직하게는 50μm 미만, 더욱 특히 20μm 미만 또는 심지어 10μm 미만이다. 후자는 비교적 간단한 방식으로 상한쪽으로 가열 속도를 제한될 수 있게 한다.
전기 전도성 시트 형상 구조물의 유도적으로 가열가능한 재료로서 선택된 재료는 더욱 특히 종래 기술로부터 이러한 목적을 위해 그 자체가 알려진 종류의, 더욱 특히 층 형태인 재료이다. 전기 전도 층은 23℃의 온도에서 1mS/m 이상의 전도도(전자 및/또는 홀)를 지녀서 재료에서 전류가 흐르게 하는 하나 이상의 재료의 어떠한 층인 것으로 여겨진다. 그러한 재료는 특히 전기 저항이 낮은 금속, 반금속, 및 또한 다른 금속성 재료, 및 가능하게는 또한 반도체이다. 이에 따라, 전기 전도층의 전기 저항은 한 편으로는 전류가 층을 통과할 때 층의 가열이 가능하도록 충분히 높지만, 다른 한편으로는 또한 전류가 실제로 층을 통해 발생되도록 충분히 낮다. 또한 전기 전도 층은 특정 경우에 예를 들어, 페라이트와 같이 낮은 자기 저항을 지니는(이에 따라, 높은 자기 전도성 또는 자기 투과율) 재료의 층이 인 것으로 여겨지지만, 이들은 종종 낮은 주파수의 교류가 제공된 비교적 높은 전기 저항을 지녀서, 본원에서 가열은 종종 비교적 높아지려는 경향이 있는 교류 자기장 주파수로만으로 달성된다.
예를 들어, 전기 전도성 시트 형상 재료(시트 형상 구조물)를 사용하는 것이 바람직한데, 왜냐하면 그러한 재료가 낮은 주파수에서 가열되어 자기장을 더 깊이침투하게 하고, 설비 비용도 더 저렴하게 하기 때문이다. 이러한 전기 전도성 시트 형상 구조물은 바람직하게는 50μm 미만, 더욱 특히 20μm 미만, 매우 바람직하게는 10μm 미만의 두께를 지니는 것이 바람직한데, 왜냐하면 접착 테이프는 전기 전도 시트 형상 구조물의 두께가 감소될수록 더 가요성으로 되기 때문이다. 이로 인해, 특히 얇은 접착 테이프를 제공하는 것이 가능하고; 또한, 하나의 피착물 상에 남아 있는 전기 전도성 재료의 양이 저하될 수 있다.
한 가지 유리한 구체예에서, 열-활성화되어 접착가능한 시트 형상 부재의 전기 전도 층은 가열 속도가 특히 간단한 방식으로 제한되도록 20μm 미만, 더욱 특히 10μm 미만의 층 두께를 지닌다. 더욱이, 시트 형상 부재는 추가의 열-활성화되어 접착가능한 접착 층을 지닐 수 있다. 이러한 종류의 시트 형상 부재는 서로에 대해 두 개의 접착 기판을 접합시키기 위해 양면으로 접착가능한 시트 형상 부재로서 특히 적합하다.
이와 동시에, 추가적으로 전기 전도 층은 바람직하게는 또한 자성, 더욱 특히 강자성 또는 상자성이다. 그러한 재료에서는, 에디 전류의 유도 외에, 또한 히스테리시스 손실에 의해 재료 내에서 가열이 있을 것이고, 전체적으로 가열 상승 속도가 커질 것으로 예상되긴 하지만, 대조적으로 전류의 우수한 전도체인 평탄한 자성 재료, 예컨대, 니켈 또는 자성 강철은 사실 전류의 매우 우수한 전도체이면서 그 자신은 자성이 아닌 재료, 예를 들어 구리 또는 알루미늄보다 지속적으로 더 낮은 가열 상승 속도를 지니는 것으로 관찰되었다. 따라서 전류를 전도하는 자성 재료를 사용함으로써 가열 상승은 더욱 용이하게 조절될 수 있고, 접착선 밖에서 가열 상승 효과의 발생 정도가 저하될 수 있다.
더욱이, 전기 전도 층이 각각 300K에 대해 측정된 경우에, 20MS/n 초과(예를 들어, 알루미늄을 사용함으로써 달성가능함), 더욱 특히 40MS/n 초과(예를 들어, 구리 또는 은을 사용함으로써 달성가능함)의 전기 전도도를 지니는 것이 바람직하다. 이러한 방식에서, 접착제 접착의 높은 강도를 생성시키기 위해 요구되는 충분히 높은 온도를 접착선에서 실현할 수 있고, 또한 매우 얇은 시트 형상 부재에서도 균일하게 가열을 실현할 수 있다. 놀랍게도, 유도된 에디 전류의 결과로 가열은 전도도를 증가시키고, 예상되는 바와 같이 전기 저항을 증가시키지 않으면서 증가하는 것으로 관찰되었다.
실험 섹션
실시예:
상이한 화학물질을 기반으로 한 열-활성화가능한 접착 필름과 상이한 두께로 되어 있는 열-활성화가능한 접착제를 사용하였다(표 참조). 이러한 목적을 위해서, 시중에서 구입가능한 열-활성화가능한 필름(tesa SE)을 부분적으로 사용하는 것이 가능하였다. 시중에서 구입가능한 접착제의 두께보다 더 얇은 두께의 접착제로 만들기 위해서, 비교적 두꺼운 제품을 2-부타논 중에 용해시키고, 용액으로부터 코팅 및 건조시켜 요망되는 두께로 되어 있는 접착제 층으로 제조하였다.
유도 가열을 위해 사용된 전기 전도성 시트 형상 구조물은 36μm의 두께를 지니는 알루미늄 호일이었다. 금속 호일을 약 90℃의 온도에서 접착제 층의 양면 상에 라미네이팅(laminating)시켰다. 이때, 화학적 가교 반응은 아직 개시되지 않았고, 대신 단지 접착만이 야기되었다.
본 발명의 접착 테이프(1)에 사용된 접착 기판은 20mm의 폭, 100mm의 길이 및 3mm의 두께를 지니는 두 개의 폴리카보네이트 시트(2)였고, 이것을 접착선(3)에서 10mm까지 오버랩핑시켰다(도 1 참조). 따라서, 여기에서 접착 면적은 가장 자리가 10 × 20mm 길이인 사각형으로 이루어지게 되었다. 접착 테이프의 차별적인 분리를 분석하기 위해서, 피착물을 동일한 재료로부터 선택하였다. 도 1은 또한 하단의 프레스-램 부재(4), 상단의 프레스-램 부재(5), 및 힘(F)을 개략적으로 도시한 것이다.
IFF GmbH(Ismaning)으로부터의 타입 EW5F의 변형된 유도 시스템을 사용하여 접착 방법을 수행하였다. 여기서 교류 자기장을 국소적으로 제공하기 위한 유도자로서 단 하나의 수 냉각되는 전류 베어링 전도체로 구성된 유도 장 변압기가 제공되는데, 상기 전도체는 변압기-장 변압기 내에서 2차 코일 회로로 사용되며 동축 변압기에서 1차 코일 면 상에서 발생된 변압기 장과 상호작용한다. 상기 유도 장 변압기는 폴리에테르에테르케톤(PEEK)의 매트릭스 내로 매립되고, 이에 의해 만들어진 배열은 프레싱 장치의 하부 프레스-램 부재(4)로 사용되고, 프레싱 장치에는 또한 상부 프레스-램 부재(5)도 구비되어 있다. 열 활성화되어 접착가능한 시트 형상 부재의 사이드 접면에 대해 수직으로 하부 프레스-램 부재(4)와 상부 프레스-램 부재(5) 사이에서 예비 어셈블리에 적용된 힘(F)을 기반으로 하여 가해진 압력은 각 경우에 2 MPa이었다.
변형된 유도 시스템의 도움으로, 20kHz의 주파수 및 30%의 펄스 폭을 지니는 교류 자기장을 발생시켰다. 펄스 폭은, 교류 자기장의 전체 지속시간(두 개의 연속적인 펄스 사이에서 펄스 지속시간과 중단의 지속시간의 합)의 비율로서 교류 자기장의 펄스 지속시간(펄스 길이)의 퍼센트 분율을 나타낸다.
열 활성화되어 접착가능한 시트 형상 부재가 펄스된 교류 자기장에 노출되는 시간(즉, 유도 가열 지속시간)은 각 경우에 지시된 온도에 도달하도록 설정되었고, 더욱 특히 1 내지 6초의 범위 내에 있다.
더욱이, 모든 시험에 5초의 후속하는 프레싱 시간이 실시되었고, 여기서, 유도성 후속가열이 20%의 펄스 폭(1:4의 펄스 지속시간 대 중단 지속시간의 비에 상응함)으로 접착제의 열 활성화의 경우와 동일한 주파수의 교류 자기장에서 수행되었다.
접착 강도를 23℃에서 DIN 53283을 기초로 한 동적 인장 전단력 시험에서 1mm/분의 시험 속도로 가변시켜 선택하여 측정하였다. 모든 시험을 10회 반복하였다.
접착제 접착의 분할(분리)을 위해서, 어떠한 상당한 압력을 가하지 않으면서, 지시된 온도 미만으로 유도성 가열을 수행하고, 그 후에 유도 프레스로부터 샘플 로드를 취하고, 고온에서 손으로 구부려 즉시 분리하였다.
하기 표는 실시예를 나타낸 것이다:
Figure pct00001
약칭:
N/P: 니트릴 고무/페놀 수지
PA: 코폴리아미드
PET: 코폴리에스테르
SR/EP: 합성 고무/에폭시 수지
Figure pct00002
실시예는 선택된 조합으로 종래 기술에 따라 고강도 접착을 생성할 수 있음을 나타낸다. 더욱이, 상이하게 짝을 이룬 접착제 모두에서 예상되는 면 상에 분리가 진행되었지만, 비교예에서는 예상되는 면 상에 분리가 확실히 예측될 수 없었다. 이것은 본 발명의 접착 테이프의 이점을 나타낸다.

Claims (6)

  1. 두 개의 기판 표면을 접착제로 접착시키고, 재분할시키는 방법으로서,
    열-활성화되어 접착가능한 시트 형상 부재가 접착을 위해 사용되고; 열-활성화되어 접착가능한 시트 형상 부재가 하나 이상의 전기 전도성 시트 형상 구조물, 및 또한 상이한 열-활성화가능한 접착제의 둘 이상의 층을 포함하고, 여기서 제 1 열-활성화가능한 접착 층이 전기 전도성 시트 형상 구조물의 한 면 상에 실질적으로 위치하고, 제 2 열-활성화가능한 접착제가 전기 전도성 시트 형상 구조물의 다른 면 상에 실질적으로 위치하고,
    - 열-활성화되어 접착가능한 시트 형상 부재를 두 개의 열-활성화가능한 접착제의 열 활성화가 동시에 일어나는 온도 T1로 처리함으로써 접착이 야기되고,
    - 접착 부위를, 규정된 조건 하에 열-활성화가능한 시트 형상 부재의 열-활성화된 층들 중 하나만이 접착제로 접착된 어셈블리(assembly)가 분리되는 정도로 접착제로 접착된 어셈블리에서 접착 효과를 손실하는 온도 T2로 처리함으로써 재분할이 야기됨을 특징으로 하는, 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 접착을 생성시키는 온도 T1가 전기 전도성 시트 형상 구조물의 유도성 가열에 의해 야기됨을 특징으로 하는, 방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 접착제로 접착된 어셈블리의 재분할을 생성시키는 온도 T2가 전기 전도성 시트 형상 구조물의 유도성 가열에 의해 야기됨을 특징으로 하는, 방법.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 온도 T2에서 접착제로 접착된 어셈블리의 재분할이 상응하는 열-활성화가능한 접착 층의 용융에 의해, 또는 분해에 의해 야기됨을 특징으로 하는, 방법.
  5. 하나 이상의 열 전도성 시트 형상 구조물 및, 또한 상이한 열-활성화가능한 접착제의 둘 이상의 층을 포함하는 열-활성화되어 접착가능한 시트 형상 부재로서, 제 1 열-활성화가능한 접착 층이 전기 전도성 시트 형상 구조물의 한 면 상에 실질적으로 위치하고, 제 2 열-활성화가능한 접착제가 전기 전도성 시트 형상 구조물의 다른 면 상에 실질적으로 위치하고,
    열-활성화가능한 접착제의 접착 특성을 달성하기 위한 활성화 온도가 두 개의 열-활성화가능한 접착제의 용융 온도 미만에서 서로 상이함을 특징으로 하는, 열-활성화되어 접착가능한 시트 형상 부재.
  6. 하나 이상의 열 전도성 시트 형상 구조물 및, 또한 상이한 열-활성화가능한 접착제의 둘 이상의 층을 포함하는 열-활성화되어 접착가능한 시트 형상 부재로서, 제 1 열-활성화가능한 접착 층이 전기 전도성 시트 형상 구조물의 한 면 상에 실질적으로 위치하고, 제 2 열-활성화가능한 접착제가 전기 전도성 시트 형상 구조물의 다른 면 상에 실질적으로 위치하고,
    열-활성화가능한 접착제의 접착 특성을 달성하기 위한 활성화 온도가 두 개의 열-활성화가능한 접착제의 분해 온도 미만에서 상이함을 특징으로 하는, 열-활성화되어 접착가능한 시트 형상 부재.
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