TW201540518A - 雙面膠帶、其製造方法、其使用方法、及藉由其組合的物品 - Google Patents

雙面膠帶、其製造方法、其使用方法、及藉由其組合的物品 Download PDF

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Abstract

一種具有一多層式結構之泡棉膠帶，包含：一聚氨酯泡棉芯體層；至少一個連接層，鄰接該聚氨酯泡棉芯體層之一側；一第一PSA膜，位於第一連接層之一側上；一第二PSA膜，位於一第二連接層之一側上或者位於一聚酯層之直接鄰接該聚氨酯泡棉芯體層之該相對側之一側上；以及一雙面剝離層，位於該第一PSA膜之一側上。可藉由一製程製作該泡棉膠帶，該製程包含：塗布一聚合物膜至一第一剝離層，以形成一受支撐之連接層，稱之為中間產品A；塗布一PSA組成物於一第二剝離層上並乾燥該PSA組成物，以形成一受支撐之PSA塗層，稱之為中間產品B；將中間產品B層壓至中間產品A，藉此在移除該連接層上之該剝離層之後，形成中間產品C，中間產品C依序包含剝離層、PSA膜及連接層。一聚氨酯泡棉前體組成物可被塗布至一第一中間產品C與一第二中間產品C之間，且該組成物固化而形成一聚氨酯泡棉芯體層。

Description

雙面膠帶、其製造方法、其使用方法、及藉由其組合的物品
本發明係關於一種雙面膠帶、其製造方法、該膠帶將一保護片材施用至一電子裝置之用途、以及所得之物品。
泡棉膠帶(foam tape)被廣泛用以連接各部件、並防止各表面之間產生間隙、抑或填充各表面間之間隙。雙面泡棉膠帶通常包含一泡棉芯體，並在其兩側上包含壓敏黏合劑(pressure-sensitive adhesive；PSA)塗層。
舉例而言，一雙面泡棉膠帶可被用以施用一保護片材至一電子裝置，以密封該裝置並吸收衝擊。該等電子裝置可包括行動電話、硬碟驅動機、電視機、液晶顯示器、或其他包含易因外部衝擊而受損之精密電子或機電組件之裝置。一保護片材(例如一彈性矽酮墊)可利用施加至該墊之一表面上之一雙面膠帶而貼附至一電子裝置。
儘管在部件組裝期間，泡棉膠帶需要具有適當之高黏合強度，但自一基板表面清潔地層離(clean delamination)對於可重複使用性(reworkability)亦至關重要。舉例而言，具有一雙面膠帶之一保護片材在被施用至一基板之後可能需要後續自該基板移除。因此，雙面泡棉膠帶不 僅在功能上需要在膠帶之壓敏黏合劑(PSA)與一基板之表面之間具有高黏合強度，而且需要具有清潔層離性，此繼而需要在膠帶之各層之間(例如，在膠帶之PSA與泡棉芯體之間)具有甚至更高之內部黏合強度。
已被用於泡棉膠帶之泡棉芯體之各種泡棉材料包括丙烯酸泡棉、聚烯烴泡棉及聚氨酯泡棉。儘管聚氨酯泡棉可對此種應用提供各種機械特性之一優良組合，但聚氨酯泡棉膠帶具有有限之使用性，此乃因在達成高黏合強度與自一基板表面之清潔層離性之一組合時存在困難，對於更嚴苛之應用或高效能之應用更是如此。
為解決該等問題，需要一種既能夠達成優異黏合強度亦具有自一基板之清潔層離性之雙面聚氨酯膠帶。
此外，需要一種用於製作一高效能聚氨酯泡棉膠帶之經改良且有優勢之製程。先前技術中已闡述了聚氨酯泡棉膠帶之各種製造製程。然而，如上所述，製造泡棉膠帶之製程可不利地影響膠帶之有用特性，具體而言層離性。舉例而言，一種先前技術製程直接將聚氨酯泡棉發泡至一PSA塗層上。該方法可因PSA組成物與聚氨酯前體成分材料之化學交互作用而導致介面處具有更低之機械強度。
另一種方法係為於聚氨酯泡棉之頂部形成一底漆層(primer layer)，然後於該底漆層上施用一PSA材料。然而，該方法可因於泡棉芯體之頂部包含多個塗層步驟而頗為複雜，且可能仍舊無法為許多應用提供足夠之黏合強度。舉例而言，已發現除非使用新製備之黏合劑，否則膠帶之黏合效果可能不甚理想。因此，膠帶製造商可能僅僅為了對中間產品進行PSA塗布便需要將用於製造膠帶之一中間產品發送至黏合劑製造商。然而，期望能夠完全在同一車間製造一雙面膠帶。
因此，亦需要開發一種經改良之製造製程，該製程將提供一種同時具備高黏合強度及相對於一基板表面具有清潔層離性之聚氨酯泡棉膠帶。同時，需要該製造製程達成高效、高品質之泡棉膠帶生產。
在一實例性實施例中，提供一種雙面膠帶。
亦揭露一種施用一衝擊吸收性及密封性保護片材至一電子裝置之方法，其中該保護片材藉由以上所述之泡棉膠帶被黏著至該電子裝置之一表面。
更揭露一種包含一總成之製品，在該總成中，以上所述之泡棉膠帶將一彈性保護片材之一表面黏著接合至一電子裝置或其一部分之一表面。該電子裝置可係為一手機(行動電話)或其一部分、一可攜式電腦或其一部分、一顯示裝置或其一部分、或其他可攜式電子裝置。
1‧‧‧聚氨酯泡棉層
2a‧‧‧連接層
2b‧‧‧連接層
3a‧‧‧PSA塗層
3b‧‧‧PSA塗層
4‧‧‧雙面剝離層
10‧‧‧泡棉膠帶
21‧‧‧片材
23‧‧‧連接層
25‧‧‧剝離層
27‧‧‧片材
29‧‧‧PSA塗層
31‧‧‧剝離層
33‧‧‧層壓片材
35‧‧‧聚氨酯泡棉芯體層
37‧‧‧最終膠帶產品
A‧‧‧中間產品
B‧‧‧中間產品
C‧‧‧中間產品
第1圖顯示根據本發明一實施例之一雙面膠帶之剖視結構；以及第2圖以圖解方式顯示一種根據本發明一實施例生產一雙面膠帶之方法、以及該生產過程中所涉及之中間產品。
在一實施例中，一種聚氨酯泡棉膠帶及一種製造該泡棉膠帶之較佳製程涉及一種具有一多層式結構之泡棉膠帶，該泡棉膠帶包含：(a)一聚氨酯泡棉芯體層；(b)一第一連接層與一第二連接層，位於該聚氨酯 泡棉芯體層之二相對側上，各該連接層直接鄰接接觸該聚氨酯泡棉芯體層；(c)一第一壓敏黏合劑膜及一第二壓敏黏合劑膜，該第一壓敏黏合劑膜位於該第一連接層之一側上，位於與面對該聚氨酯泡棉芯體層之該側相對之側上，該第二壓敏黏合劑膜則位於該第二連接層之一側上，位於與面對該聚氨酯泡棉芯體層之該側相對之側上；以及(d)一剝離層(release layer)，位於該第一壓敏黏合劑膜之一側上，位於與面對該聚氨酯泡棉芯體層之該側相對之側上並直接鄰接接觸該第一壓敏黏合劑膜。該黏合劑層可直接接觸該連接層。
在一替代性實施例中，一連接層僅存在於聚氨酯泡棉芯體層之一側上，且在另一側上；一PSA膜可被塗布或層壓至一聚酯膜上，該聚酯膜使該PSA膜與該聚氨酯泡棉芯體層分離。
該泡棉膠帶可更包含一第二剝離層，位於該第二壓敏黏合劑膜之一側上，位於與面對該聚氨酯泡棉芯體層之該側相對之側上並直接鄰接接觸該第二壓敏黏合劑膜。「剝離層」意指包含一剝離塗層之任何單層或複合層，其視需要由包含一剝離襯層之一或多個額外子層支撐。一雙面剝離層係為一包含二個外部剝離塗層之複合層，該二個外部剝離塗層藉由一或多個額外之子層而隔開。在一實施例中，泡棉膠帶包含鄰接第一PSA膜之一雙面剝離層。
用以製作膠帶之泡棉芯體層之聚氨酯泡棉組成物已為此項技術中所習知，例如Price等人在美國專利第6,915,741號中所闡述。一般而言，聚氨酯泡棉係由包含如下之組成物形成：一可與一活性含氫組分(active hydrogen-containing component)反應之有機異氰酸酯組分、一表面活化劑及一觸媒。一種形成泡棉之製程包含：形成上述組成物；藉由機械擊打該 混合物而實質上均勻地將惰性氣體分散於該混合物中以形成一可熱固化泡沫，該熱可固化泡沫實質上具有結構穩定性及化學穩定性，但可在周圍條件下使用；以及固化該泡沫以形成固化泡棉。作為另一選擇，可藉由添加此項技術中所知之化學發泡劑或物理發泡劑(例如，水、在分解時產生氣體之有機化合物、或揮發性有機材料(例如氟氯化碳))來形成該泡棉。
更具體而言，該聚氨酯泡棉芯體層可藉由選自由亞甲基二苯基二異氰酸酯(methylene diphenylisocyanate；MDI)、甲苯二異氰酸酯(toluene diisocyanate；TDI)、亞甲基二苯基二異氰酸酯(methylene diphenylisocyanate；MDI)寡聚物、甲苯二異氰酸酯(toluene diisocyanate；TDI)寡聚物、六亞甲基二異氰酸酯(hexamethylene diisocyanate；HDI)、異佛爾酮二異氰酸酯(isophorone diisocyanate；IDPI)、氫化MDI(hydrogenated MDI；HMDI)及經碳二亞胺修飾之亞甲基二異氰酸酯(carbodiimide modified methylene diisocyanate)組成之群組之至少一種二異氰酸酯，與選自由聚丙二醇(polypropylene glycol)、聚四亞甲基二醇(polytetramethylene glycol)及聚乙二醇(polyethylene glycol)組成之群組之至少一種多元醇混合物反應來製備。
視需要可使用一種交聯(cross-linking)劑來增大聚合反應中異氰酸酯預聚物(isocyanate pre-polymer)與多元醇之間的交聯。具體而言，交聯劑可係為選自由三羥甲基丙烷(trimethylolpropane)、三乙醇胺(triethanolamine)、季戊四醇(pentaerythritol)、甲苯二胺(toluene diamine)、乙烯二胺(ethylene diamine)、丙三醇(glycerine)、環氧丙烷化乙烯二胺(oxypropylated ethylene diamine)、己二胺(hexamethylene diamine)、間苯二胺(m-phenylene diamine)、二甲醇胺(dimethanolamine)、三乙醇胺 (triethanolamine)等組成之群組中之至少一種試劑。
該聚氨酯泡棉芯體層之特徵在於具有一或多個以下機械特性或物理特性。具體而言，該聚氨酯泡棉芯體層可係為比重或密度高達1克/立方公分(具體而言，0.08克/立方公分至0.8克/立方公分)之開口型(open-celled)可壓縮式泡棉。在一實施例中，該密度係為0.25克/立方公分至0.75克/立方公分，但在其他實施例中依用於一特定應用之特定聚氨酯泡棉配方而定，該密度可更高或更低。在一實施例中，該聚氨酯泡棉芯體層可具有高達10.0公斤力/平方公分(具體而言，0.01公斤力/平方公分至5.0公斤力/平方公分)之一25%壓縮強度(壓縮力位移)。在一實施例中，該25%壓縮強度係為自1公斤力/平方公分至5公斤力/平方公分，但依用於一給定應用之特定聚氨酯配方而定，該強度可更高或更低。該聚氨酯泡棉之拉伸強度可係為10公斤力/平方公分至300公斤力/平方公分，具體而言20公斤力/平方公分至200公斤力/平方公分，更具體而言50公斤力/平方公分至150公斤力/平方公分，且該聚氨酯泡棉之斷裂伸長率可係為100%至600%，具體而言根據ASTM D3574係為300%至500%。
聚氨酯泡棉芯體層之厚度可依具體應用而改變。具體而言，聚氨酯泡棉芯體層可具有20微米至10毫米(具體而言50微米至250微米)之一厚度。對於某些應用，可能需要最小化泡棉層及整個膠帶之厚度，特別是當使用泡棉膠帶貼附一保護片材時，俾使該保護片材具有最大厚度以吸收衝擊。隨著電子裝置變得愈輕、愈薄、愈小，需要更薄之膠帶來將一保護片材貼附至該等電子裝置。
包含第一連接層及第二連接層之該或該等連接層包含一聚合物膜，具體而言一厚度為1微米至50微米(具體而言2微米至20微米，更 具體而言3微米至15微米)之非發泡聚氨酯熱塑性塑膠。一連接層可包含複數個聚合物子層或一單個塗布層。相較於泡棉芯體層，連接層之組成物未發泡。(本文所述之「連接層」依實施例而定係指膠帶中之一單個連接層或第一連接層與第二連接層二者。)具體而言，第一連接層及第二連接層可獨立地包含單純之聚氨酯或一摻合物中之聚氨酯，且摻合物中聚氨酯之一含量大於60重量%。第一連接層與第二連接層之組成可本質上或實質上相同。在一實施例中，第一連接層與第二連接層之組成中聚氨酯之含量之差異不超過20重量%，更具體而言，不超過10重量%。第一連接層及第二連接層可視需要包含與聚氨酯摻合之最高達40重量%之一第二聚合物，該第二聚合物選自例如由硝化纖維(nitrocellulose)、乙烯基聚合物、聚酯、聚醯胺、及其組合組成之群組。該膠帶可包含具有本質上或實質上相同厚度之一第一連接層及一第二連接層。具體而言，在一實施例中，第一連接層與第二連接層之厚度之差異可不超過20重量%，更具體而言，不超過10重量%。
第一連接層及第二連接層可各自包含具有複數個子層之一複合膜。可輕易地由習知方法獲得複合膜，舉例而言，藉由將一個層塗布以另一個層、或藉由共同擠製二或三個層。在一實施例中，舉例而言，一複合層可包含一聚酯層及一聚氨酯層，其中該聚氨酯層直接鄰接膠帶產品中之聚氨酯泡棉層。在一實施例中，連接層係為由聚氨酯材料製成之一單層，舉例而言，其係自一溶劑型聚氨酯熱塑性組成物塗布製成。
連接層可係為任何與PSA層具有足夠黏合強度但並不溶於PSA的薄撓性聚合物膜，例如熱塑性聚氨酯、交聯聚氨酯、聚酯、聚醯胺、及聚乙烯聚合物。具體而言，連接層之組成可包含一溶劑型聚氨酯，該聚氨酯可藉由一異氰酸酯交聯劑而固化。
第一黏合劑膜與第二黏合劑膜之組成亦可相同，或者為獲得不同之黏合強度而具有不同之組成，尤其是在僅使用一個連接層且一個黏合劑層直接鄰接泡棉芯體層時。
可由通常用於相同或相關領域中之黏合劑材料來製備黏合劑層，對此無特別限制。黏合劑材料之實例可包含丙烯酸單體、丙烯酸寡聚物、丙烯酸聚合物、醋酸酯聚合物、及苯乙烯聚合物。可使用聚氨酯系PSA、橡膠系PSA、或矽酮系PSA。具體而言，其可包含一種選自由醋酸乙烯酯、甲基丙烯酸甲酯(methyl methacrylic acid)、醋酸丙烯酸乙酯(ethyl acetoacrylate)、及磺化聚苯乙烯所組成之群組之材料。具體而言，壓敏黏合劑可包含丙烯酸壓敏黏合劑，例如Cosmotec股份有限公司之POL-942系列之含溶劑丙烯酸壓敏黏合劑、可購自Ashland之Aroset® 1450以及可購自Solutia,Inc.,St.Louis,Mo之Gelva® 1159。視需要，可使用異氰酸酯、環氧樹脂、或金屬螯合物(metal chelate)交聯劑來增大黏合劑層之熱阻及凝聚強度(cohesive strength)。
在一種應用中，黏合劑層需要充足之黏著性，俾使一保護片材可被貼附至一電子裝置。黏合劑層之厚度可係為例如5微米至150微米。
泡棉膠帶包含至少一個剝離層，該剝離層可係為透明的或彩色的塑膠材料，但並非僅限於此。具體而言，剝離層可包含一支撐物或「襯層」，例如一基於紙或塑膠之載體或網狀材料。舉例而言，一具體襯層係為牛皮紙(Kraft Paper)，且一具體中間塗層係為高密度聚乙烯(high-density polyethylene；HDPE)。剝離襯層可包含例如選自由聚對苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate；PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate；PEN)、聚酯聚醯胺(polyester polyamide)、聚碳酸酯、乙烯- 醋酸乙烯酯共聚物(ethylene vinyl acetate copolymer)、乙烯丙烯酸乙酯共聚物(ethylene-ethyl acrylate copolymer)、乙烯-丙烯共聚物、及聚氯乙烯組成之群組之一材料。具體而言，一矽酮樹脂或寡聚物可被塗布於PET上或塗布有聚烯烴之紙上。黏合劑無需在剝離襯層上形成一連續或連貫之層。
具體而言，剝離層可包含一襯層，該襯層在一側或二側上塗布有一剝離劑，該剝離劑提供針對任何種類之黏性材料(例如一黏合劑)之一剝離效果。剝離包含使襯層自一黏合劑材料分離。
各種剝離層為此項技術中所習知，且在一實施例中可包含一襯層、一中間塗層、及一剝離塗層。一實例性剝離層可以商品名Rexam Grade 16043購自Rexam Release,Bedford Park,Ill。
一剝離層可視需要於襯層之兩側上皆包含一中間塗層及一剝離塗層，即於襯層之一側上包含一第一中間塗層及一第一剝離塗層並於襯層之另一側上包含一第二中間塗層及一第二剝離層。此可達成所謂之差異式剝離(differential release)，其中自一卷分配之一泡棉膠帶優先地在接觸膠帶之一個層的剝離塗層與作為膠帶下伏層之第一黏合劑層之間分離。因此，一雙面剝離層於二相對之側上包含一剝離塗層。具體而言，剝離塗層可包含一矽酮聚合物。
在一實施例中，泡棉膠帶僅於泡棉膠帶之一側上具有一剝離襯層，其可係為一雙面剝離層。作為另一選擇，泡棉膠帶可於兩側上皆具有一雙面剝離層，抑或可於一側上具有一雙面剝離層而於另一側上具有一單面剝離層。
包含至少一個剝離層之泡棉膠帶之總厚度可係為50微米至 10毫米，具體而言100微米至500微米，更具體而言100微米至300微米。
舉例而言，在一實施例中，一種具有一多層式結構之泡棉膠帶包含：(a)一聚氨酯泡棉芯體層，具有100微米至250微米之一厚度；(b)一第一非發泡聚氨酯連接層及一第二非發泡聚氨酯連接層，各自具有1微米至20微米之一厚度，並位於該聚氨酯泡棉芯體層之二相對側上，各該連接層直接鄰接接觸該聚氨酯泡棉芯體層；(c)一第一壓敏黏合劑膜及一第二壓敏黏合劑膜，該第一壓敏黏合劑膜位於該第一連接層之一側上，位於與面對該聚氨酯泡棉芯體層之該側相對之側上，該第二壓敏黏合劑膜位於該第二連接層之一側上，位於與面對該聚氨酯泡棉芯體層之該側相對之側上；以及(d)一雙面剝離襯層，位於該第一壓敏黏合劑膜之一側上，位於與面對該聚氨酯泡棉芯體層之該側相對之側上並直接鄰接接觸該第一壓敏黏合劑膜。
此種泡棉膠帶之特徵在於在膠帶與基板之間具有大於3公斤力/英吋之一剝離強度，具體而言，依據FINAT FRM-1標準程序，該膠帶與一不銹鋼基板之間具有小於10公斤力/英吋之一剝離強度。在一實施例中，該第一非發泡連接層與該第二非發泡連接層具有本質上相同之組成及厚度。
第1圖顯示根據一實施例，一泡棉膠帶10之一代表結構(未按比例繪製)，該泡棉膠帶包含一多層式結構。聚氨酯泡棉層1已由塗布於連接層2a及連接層2b上之一聚氨酯泡棉前體組成物製成。具體而言，聚氨 酯泡棉層1位於連接層2a與連接層2b之間，並直接接觸連接層2a及連接層2b。連接層2a及連接層2b係為薄的聚合物膜，例如已被事先塗布於一剝離層上之一聚氨酯膜。(此種剝離層可包含例如視需要塗布於紙或其他剝離襯層支撐層上之一矽酮或其他高表面張力聚合物膜。)因此，聚氨酯膜2a及聚氨酯膜2b位於聚氨酯泡棉層1之二相對側上。位於與聚氨酯泡棉層相對之側上之各該連接層2a及連接層2b緊鄰一PSA塗層(其已於對應之方法中事先塗布於一剝離襯層上)，具體而言PSA塗層3a及PSA塗層3b。第1圖之實施例更包含一雙面剝離層4。
PSA塗層3a與PSA塗層3b之組成可相同或不同。因膠帶之各側可貼附至一不同表面，故每一PSA黏合劑之組成及特性可被設計成用於一特定應用或基板。舉例而言，位於膠帶一側上之PSA塗層3a可貼附至一電子裝置之一剛性殼體(聚合物、陶瓷、或金屬)或其其他組件，而位於泡棉膠帶另一側上之PSA塗層3b可貼附至一彈性軟保護墊。因此，舉例而言，在一種應用中，一個基板可係為一矽酮彈性體，而另一基板可係為一不銹鋼。
PSA塗層3a及PSA塗層3b至少其中之一直接接觸一雙面剝離襯層4，俾使整個膠帶或膠帶材料片材可捲繞成一卷以供使用。在製造過程之一中間階段，一剝離襯層可存在於膠帶之兩側上而直接接觸PSA塗層3a及PSA塗層3b，該二剝離襯層其中之一可在膠帶捲繞之前被移除。
在製造第1圖之雙面膠帶期間或在準備製造該雙面膠帶時，可形成各種中間產品。因此，參考第2圖，片材21包含塗布於一剝離層25(包含至少一剝離塗層)上之一連接層23，其被稱為中間產品A，中間產品A可被捲繞以供後續在製作一雙面膠帶時使用。此外，可製作在一剝離層31上包含一PSA塗層29之一片材27(其被稱為中間產品B)以供在製作雙面膠帶 時使用。藉由使中間產品A與中間產品B結合，可形成一層壓片材33(其被稱為中間產品C)，中間產品C係藉由層壓中間產品A與中間產品B、移除剝離襯層其中之一、並僅留下位於一側上之一剝離層而形成。
隨後，一聚氨酯前體組成物可被塗布於一第一中間產品C與一第二中間產品C之間，以形成一夾置於第一中間產品C與第二中間產品C之間的聚氨酯泡棉芯體層35，聚氨酯泡棉芯體層35在兩側上皆具有一剝離層。在形成最終膠帶產品37並將片材捲繞以用作一雙面膠帶之前，可移除剝離層其中之一。
在一實施例中，一種聚氨酯泡棉膠帶之製造製程如下所述。
第一，施用一薄的聚合物膜(例如與交聯劑混合之一溶劑型聚氨酯)至一剝離襯層，以於一剝離層上形成一連接層(例如，具有3微米至15微米之乾燥厚度)，藉此形成中間產品A。塗布於剝離襯層上之聚合物膜可被由另一製程(例如擠製、充氣、或吹塑成型)獲得之一模製成型膜替代。
第二，塗布一壓敏黏合劑組成物(例如與交聯劑混合之一溶劑型丙烯酸PSA)於另一剝離層上並乾燥該壓敏黏合劑組成物，以形成一受支撐之壓敏黏合劑塗層，藉此形成中間產品B。
第三，將中間產品B層壓至中間產品A，藉此在視需要移除連接層上之剝離襯層之後，形成一中間產品C，中間產品C依序包含一剝離襯層、壓敏黏合劑塗層及連接層。若PSA層在塗布之後需要後固化(post curing)，則可在後固化之前執行層壓。
第四，將包含多元醇組分與異氰酸酯組分之一混合物之一聚 氨酯泡棉前體組成物塗布於先前形成之該二層壓體之間，並固化該組成物，即，形成一聚氨酯泡棉芯體層於一第一中間產品C與一第二中間產品C之間，藉此形成一包含一雙面膠帶之產品(「膠帶」包含可被再分成能單獨使用之更小尺寸膠帶之一網片或片材)。
隨後，可移除剝離襯層其中之一，俾使泡棉膠帶可被捲繞成一卷以供將來使用。
作為另一選擇，可於聚氨酯芯體泡棉層之一側上使用一聚合物膜，而另一側上可使用塗布有PSA之PET。可於一側上使用一聚合物膜或連接層，而於另一側上直接層壓以PSA。
用以製作一連接層之聚合物膜應與聚氨酯泡棉具有良好之黏著強度，並相對於PSA具有良好之障壁特性。聚合物膜亦應具有足夠之撓性，俾使所得之泡棉膠帶可用於一彎曲或不平之表面。具體而言，可使用由聚氨酯、或聚氨酯與其他聚合物之一混合物製成之一膜來滿足該等要求。
用以製作聚氨酯泡棉夾層結構(sandwich)之第一中間產品C與第二中間產品C可由相同之層構成，抑或各組成層壓體中之材料可各不相同。舉例而言，第一中間產品C與第二中間產品C中之層在黏合劑層中可具有不同成分，以達成不同黏合強度或其他特性。
為達成更佳之結果，以直列(in-line)方式抑或在製備PSA層後不久(24小時以內，具體而言6小時以內，更具體而言30分鐘以內)便將中間產品A層壓至中間產品B可較為有利，俾使PSA塗層在PSA被塗布至剝離層上後不久便直接接觸連接層。具體而言，可以一實質上連續之製程或實質上以直列方式形成中間產品B及中間產品C。該程序可確保PSA塗層 與形成連接層之聚合物膜之間具有良好之黏著性。
另一方面，於一剝離襯層上包含連接層之中間產品A可被製備並在用於製作中間產品C之前被儲存。
一種製作一泡棉膠帶之製程可包含：(a)塗布一聚合物膜至一第一剝離襯層，以形成一受支撐之連接層，中間產品A；(b)塗布一壓敏黏合劑組成物於一第二剝離襯層上並乾燥該壓敏黏合劑組成物，以形成一受支撐之壓敏黏合劑塗層，中間產品B；(c)將中間產品B層壓至中間產品A，藉此在移除該連接層上之該剝離襯層之後，形成一中間產品C，中間產品C依序包含剝離襯層、壓敏黏合劑膜及該連接層；(d)塗布一聚氨酯泡棉前體組成物於一第一中間產品C與一第二中間產品C之間，並固化該組成物以形成一聚氨酯泡棉芯體層於一第一中間產品C與一第二中間產品C之間，藉此形成一產品，該產品包含在該聚氨酯泡棉芯體層之二相對側上具有剝離襯層之一雙面泡棉膠帶，並視需要移除該等剝離襯層其中之一。隨後，(e)可移除該等剝離襯層其中之一，以及在移除該等剝離襯層其中之一後，可將該泡棉膠帶捲繞成一卷，其中步驟(b)及步驟(c)可如上所述在同一直列式製程(in-line process)中實施或在彼此之30分鐘以內實施。在一剝離襯層上包含該連接層之中間產品A可在製備中間產品B之前被製備，並在用於製作中間產品C之前以一卷之形式儲存。
在步驟(a)中形成之聚合物膜可包含一非發泡聚氨酯，該非發泡聚氨酯係自一溶劑型聚氨酯塗布而成，以獲得2微米至50微米之一乾燥厚度。具體而言，依據ASTM D3574，連接層之拉伸強度及/或伸長率可比發泡聚氨酯芯體材料之拉伸強度及/或伸長率大至少20%。此一單組分聚氨酯可購自Songwon(韓國)之Hi-Thane S系列，例如SW-1031，其係為二 甲基甲醯胺(dimethylformamide)形式之聚氨酯，在25攝氏度下具有小於約200,000厘泊(cps)之一黏度，並形成一種拉伸強度為450公斤/平方公分至500公斤/平方公分及伸長率(%)為550%至650%之材料。該第一中間產品C與該第二中間產品C二者中之聚合物膜之組成可相同或實質上相同，其組成之差異不超過10重量%。類似地，第一中間產品C與第二中間產品C可實質上相同，即形成一關於泡棉芯體對稱之產品。
在移除該等剝離襯層其中之一後，中間產品C可被捲繞成一卷以供後續在製造泡棉膠帶時使用。一第一中間產品C及一第二中間產品C其中之每一者可被同時自一捲繞輥(wound up roll)饋送至一用於在該第一中間產品C與該第二中間產品C之間分配聚氨酯泡棉前體之單元，此後該聚氨酯泡棉前體組成物被固化，藉此連續地形成夾置於第一中間產品C與第二中間產品C間之一聚氨酯泡棉芯體層。因此，在一實施例中，可使用一連續製程自中間產品C製作泡棉膠帶。
具體而言，一第一中間產品C及一第二中間產品C可被饋送於二個輥之間，該二輥緊密並置地水平間隔開以於該二輥之間形成一水平塗布間隙。一泡棉材料可自一具有一或多個反應物入口之混合室而被饋送至上述間隙內。(該混合室可藉由具有傳統構造之機構而沿一軌道在該間隙之縱向上前後移動。)因此，可在混合物開始實質上發泡之前，將混合物沿該間隙均勻地分散。然後，混合物在到達下游饋送輥之前經過一加熱器被載送至片材之間，在加熱器處可發生發泡及至少局部固化，在下游饋送輥處，剝離層其中之一可被剝除並捲繞於一個卷盤(take-up reel)上，而具有發泡聚氨酯之製造膠帶片材及另一剝離片材可被捲繞於另一卷盤上。
在另一態樣中，上述膠帶可用以施用一衝擊吸收性及密封性 保護片材至一電子裝置，其中該保護片材藉由泡棉膠帶被黏著至電子裝置之一表面。此外，該片材可被施用至各種電子裝置。
該保護片材可包含一例如選自由聚氨酯、矽酮或其他彈性發泡或非發泡聚合物組成之群組之材料。撓性聚氨酯、半剛性聚氨酯、剛性聚氨酯、或其他聚氨酯材料可被用於該保護片材，但並非僅限於此。具體而言，可使用撓性可壓縮聚氨酯。
另一態樣係關於一種包含一總成之製品，在該總成中，一如上所述之泡棉膠帶將一保護片材之一表面黏著接合至一電子裝置或其一部分之一表面。該電子裝置可係為一手機或其一部分、一計算機或其一部分、一液晶顯示裝置或其一部分、或例如會因在不經意被掉落時受到之衝擊而損壞之其他可攜式電子裝置。一衝擊吸收性及密封性片材可被施用至電子裝置以防止電子裝置之組件因外部衝擊而破損，並可防止例如塵土等污染物之入侵，及/或可保護一電子裝置免受電磁波之損害。
根據一實施例，該製品可包含在一側上具有一黏合劑層之一保護片材，俾使一黏合劑泡棉膠帶僅需要被施用至另一側。具體而言，在一實施例中，保護片材之一側可具有黏著性，俾使僅另一側需要被層壓以一雙面膠帶。因此，相較於施用雙面膠帶或黏合劑層至片材之兩側之情形，可用於吸收衝擊之墊可相對更厚。
在構造該製品之一實施例中，一保護片材之一側或兩側被層壓以雙面膠帶，將該片材切成一所要求之形狀，並將該片材貼附至電子裝置。該保護片材在被施用至一電子裝置之內部或外部之後，可用作一密封構件以直接吸收並分散外部衝擊，並防止外界污染物之入侵。
在以下所提供之實例中進一步闡述及例示本發明，然而該等實例並非旨在限制本發明之範圍。
實例
可如以下所述製備根據本發明之一單面泡棉膠帶。藉由將一熱塑性溶劑型聚氨酯組成物(具有表1中所列之組分)在一剝離襯層上塗布至5微米之一乾燥厚度而製作一連接層。
使用購自Cosmotec公司(日本東京)之溶劑型丙烯酸共聚物POL-942來單獨製作一具有30微米乾燥厚度之壓敏黏合劑層。將新製備之壓敏黏合劑以直列方式與先前製備之連接層層壓於一起，以獲得一包含連接層/PSA/剝離層之中間產品層壓體。在聚氨酯發泡之前，將連接層上之剝離層剝除。
將二個中間產品層壓體以連接層彼此面對之方式饋送至水平定位之二個輥。將聚氨酯泡棉原材料(來自USYS有限責任公司之1043P0多元醇混合物與1033I0 MDI預聚物)混合並塗布於該二個中間產品層壓體 之間。所塗布之聚氨酯泡棉原材料在一烘箱中被固化至一250微米之最終厚度，並捲繞為一成品泡棉膠帶。
型試：測試根據以上所述之一單面泡棉膠帶之功能特性。該單面泡棉膠帶係由聚氨酯、一泡棉芯體層、連接層、及一黏合劑層組成。具體而言，測試180度處之剝離強度，並記錄黏著失效模式(adhesion failure mode)。
在切下具有一英吋寬度之一樣品後，使用一剝離測試機器(來自Imass有限公司之SP-2000型)測試該泡棉膠帶。以一2公斤之手動輥(hand roller)將該膠帶貼附至一新製備之基板。藉由以一300毫米/分鐘之速率拉動膠帶而量測膠帶之黏合強度。具體而言，依據FINAT FRM-1標準測試程序來量測黏合強度。
為進行對照，測試以傳統方式製作之一單面泡棉膠帶，該單面泡棉膠帶具有被塗布以相同黏合劑層之相同芯體層，但未使用連接層。
具體而言，該單面構造之泡棉膠帶包含一0.2毫米厚之泡棉芯體及一30微米之PSA塗層。該泡棉膠帶被施用至一不銹鋼基板(SS板)，藉此形成由附貼至該SS板之一單面泡棉膠帶組成之一總成。在1小時之後量測膠帶黏著性。以一包含聚氨酯泡棉/PSA/SS板之總成實施對照測試，其中將一聚氨酯泡棉芯體直接與PSA層壓於一起，該總成使用施用至相同聚氨酯泡棉層之相同PSA塗層，但未使用結合至一受支撐PSA膜之一受支撐連接層。測試結果於表2中示出。
基於表2中之結果，可看出，根據發明製程製作之本發明膠帶提供清潔層離性以及優異之黏合強度。另一方面，對照膠帶所提供之層離性則具有缺陷，其中部分泡棉膠帶(PSA塗層)與泡棉芯體分離而存留於基板之表面上。
1‧‧‧聚氨酯泡棉層
2a‧‧‧連接層
2b‧‧‧連接層
3a‧‧‧PSA塗層
3b‧‧‧PSA塗層
4‧‧‧雙面剝離層
10‧‧‧泡棉膠帶

Claims (39)

  1. 一種具有一多層式結構之泡棉膠帶(foam tape)，包含：(a)一聚氨酯(polyurethane)泡棉芯體層；(b)至少一個連接層(tie layer)，位於該聚氨酯泡棉芯體層之至少一個側上，其中該連接層直接鄰接接觸該聚氨酯泡棉芯體層；(c)一第一壓敏黏合劑(pressure-sensitive adhesive；PSA)膜及一第二壓敏黏合劑膜，該第一壓敏黏合劑膜位於該連接層之一側上，位於與面對該聚氨酯泡棉芯體層之該側相對之側上，該第二壓敏黏合劑膜則位於該聚氨酯層與該第一壓敏黏合劑膜之該相對側上；(d)一剝離層(release layer)，位於該第一壓敏黏合劑膜之一側上，位於與面對該聚氨酯泡棉芯體層之該側相對之側上並直接鄰接接觸該第一壓敏黏合劑膜。
  2. 如請求項1所述之泡棉膠帶，其中該膠帶包含位於該聚氨酯泡棉芯體層之二相對側上的一第一連接層與一第二連接層，各該連接層直接鄰接接觸該聚氨酯泡棉芯體層，且其中該第二壓敏黏合劑膜位於該第二連接層之一側上，位於與面對該聚氨酯泡棉芯體層之該側相對之側上。
  3. 如請求項2所述之泡棉膠帶，其中該第一壓敏黏合劑膜及該第二壓敏黏合劑膜分別直接鄰接接觸該第一黏合劑層及該第二黏合劑層。
  4. 如請求項1或2所述之泡棉膠帶，其中一剝離層存在於該第二壓敏黏合劑膜之一側上，位於相對面對該聚氨酯泡棉芯體層之該側上並直接接觸該第二壓敏黏合劑膜。
  5. 如請求項1及2所述之泡棉膠帶，其中該剝離層在該泡棉膠帶之製造期間係為雙面的，而在最終產品中則係為單面的。
  6. 如請求項1或2所述之泡棉膠帶，其中該聚氨酯泡棉芯體層係為具有一第一側及相對之一第二側的可壓縮式開口型(open-celled)聚氨酯泡棉層，其中該可壓縮式聚氨酯泡棉具有約20微米至約10毫米之一厚度。
  7. 如請求項1或2所述之泡棉膠帶，其中該聚氨酯泡棉芯體層之特徵在於具有0.08克/立方公分至0.8克/立方公分之一密度、0.01公斤力/平方公分至5.0公斤力/平方公分之一25%壓縮力位移(25% compression force deflection)、以及100%至500%之一伸長率。
  8. 如請求項1或2所述之泡棉膠帶，其中依據FINAT FRM-1，該膠帶與一不銹鋼表面間之一剝離強度大於3公斤力/英吋。
  9. 如請求項1或2所述之泡棉膠帶，其中該聚氨酯泡棉層係藉由選自由亞甲基二苯基二異氰酸酯(methylene diphenylisocyanate；MDI)、甲苯二異氰酸酯(toluene diisocyanate；TDI)、亞甲基二苯基二異氰酸酯寡聚物、甲苯二異氰酸酯寡聚物、六亞甲基二異氰酸酯(hexamethylene diisocyanate；HDI)、異佛爾酮二異氰酸酯(isophorone diisocyanate；IPDI)、氫化MDI(hydrogenated MDI；HMDI)及經碳二亞胺修飾之亞甲基二異氰酸酯(carbodiimide modified methylene diisocyanate)組成之群組之至少一種二異氰酸酯，與選自由聚丙二醇(polypropylene glycol)、聚四亞甲基二醇(polytetramethylene glycol)及聚乙二醇(polyethylene glycol)組成之群組之至少一種多元醇混合物反應來製備。
  10. 如請求項1或2所述之泡棉膠帶，其中該或該等連接層係為一厚度為2微米至50微米之一聚合物膜。
  11. 如請求項1或2所述之泡棉膠帶，其中一或多個連接層之組成未被發泡，且係在一溶劑型聚氨酯熱塑性期間藉由塗布製成。
  12. 如請求項1或2所述之泡棉膠帶，其中該或該等連接層各自包含一擠制之多層層壓體。
  13. 如請求項1或2所述之泡棉膠帶，其中該第一黏合劑膜與該第二黏合劑膜之組成相同，或者為獲得不同之黏合強度而具有不同之組成。
  14. 如請求項1或2所述之泡棉膠帶，其中該第一黏合劑膜與該第二黏合劑膜之組成獨立地包含一聚合物，該聚合物選自由壓克力(acrylic)、聚氨酯、矽酮(silicone)、及其組合所組成之群組。
  15. 如請求項1或2所述之泡棉膠帶，其中該剝離層包含面對該黏合劑層之一剝離塗層、一中間層、及一襯層(liner)。
  16. 如請求項1或2所述之泡棉膠帶，其中設置於該黏合劑層上之該剝離層包含一第一剝離塗層、一第一中間子層、一第一襯層、一第二中間子層、及一第二剝離塗層。
  17. 如請求項1或2所述之泡棉膠帶，其中該剝離層包含含有一矽酮聚合物之一剝離塗層。
  18. 如請求項1或2所述之泡棉膠帶，其中該泡棉膠帶僅在該泡棉膠帶之一側上具有一剝離層，且呈一片材形狀，該片材被卷起以供後續在製作複數片單獨之泡棉膠帶時使用。
  19. 如請求項1或2所述之泡棉膠帶，其中該泡棉膠帶具有50毫米至10毫米之 一總厚度。
  20. 一種具有一多層式結構之泡棉膠帶，包含：(a)一聚氨酯泡棉芯體層；(b)一第一連接層及一第二連接層，位於該聚氨酯泡棉芯體層之二相對側上，各該連接層直接鄰接接觸該聚氨酯泡棉芯體層；(c)一第一壓敏黏合劑膜及一第二壓敏黏合劑膜，該第一壓敏黏合劑膜位於該第一連接層之一側上，位於與面對該聚氨酯泡棉芯體層之側相對之側上，該第二壓敏黏合劑膜則位於該第二連接層之一側上，位於與面對該聚氨酯泡棉芯體層之該側相對之側上；(d)一雙面剝離襯層(release liner)，位於該第一壓敏黏合劑膜之一側上，位於與面對該聚氨酯泡棉芯體層之該側相對之側上並直接鄰接接觸該第一壓敏黏合劑膜。
  21. 如請求項20所述之泡棉膠帶，其中該第一連接層及該第二連接層分別包含非發泡聚氨酯，且在一側上直接鄰接接觸該聚氨酯泡棉層並在相對側上分別直接鄰接接觸該第一壓敏黏合劑膜及該第二壓敏黏合劑膜。
  22. 一種具有一多層式結構之泡棉膠帶，包含：(a)一聚氨酯泡棉芯體層，具有100微米至250微米之一厚度；(b)一第一非發泡聚氨酯連接層及一第二非發泡聚氨酯連接層，各自具有1微米至50微米之一厚度，並位於該聚氨酯泡棉芯體層之二相對側上，各該連接層直接鄰接接觸該聚氨酯泡棉芯體層； (c)一第一壓敏黏合劑膜及一第二壓敏黏合劑膜，該第一壓敏黏合劑膜位於該第一連接層之一側上，位於與面對該聚氨酯泡棉芯體層之該側相對之側上，該第二壓敏黏合劑膜位於該第二連接層之一側上，位於與面對該聚氨酯泡棉芯體層之該側相對之側上；(d)一雙面剝離襯層，位於該第一壓敏黏合劑膜之一側上，位於與面對該聚氨酯泡棉芯體層之該側相對之側上並直接鄰接接觸該第一壓敏黏合劑膜。
  23. 如請求項22所述之泡棉膠帶，其中該第一連接層與該第二連接層具有相同之組成及厚度。
  24. 一種具有一多層式結構之泡棉膠帶，包含：(a)一聚氨酯泡棉芯體層；(b)一非發泡聚氨酯連接層及一聚酯層，該非發泡聚氨酯連接層位於該聚氨酯泡棉芯體層之至少一側上，該聚酯層位於該聚氨酯泡棉芯體層之另一側上，其中該連接層及該聚酯層分別直接接觸該聚氨酯泡棉芯體層；(c)一第一壓敏黏合劑膜及一第二壓敏黏合劑膜，該第一壓敏黏合劑膜位於該非發泡聚氨酯連接層之一側上並直接鄰接接觸該非發泡聚氨酯連接層，位於與面對該聚氨酯泡棉芯體層之該側相對之該連接層的該側上，該第二壓敏黏合劑膜位於該聚酯層之一側上並直接鄰接接觸該聚酯層，位於與面對該聚氨酯層之該側相對之該聚酯層的該側上； (d)一剝離層，位於該第一壓敏黏合劑膜之一側上，位於與面對該聚氨酯泡棉芯體層之該側相對之側上並直接鄰接接觸該第一壓敏黏合劑膜。
  25. 一種製作一泡棉膠帶之方法，包含：(a)塗布一聚合物膜至一第一剝離層，以形成一受支撐之連接層，中間產品A；(b)塗布一壓敏黏合劑組成物於一第二剝離層上並乾燥該壓敏黏合劑組成物，以形成一受支撐之壓敏黏合劑塗層，中間產品B；(c)將中間產品B層壓至中間產品A，在移除該連接層上之該剝離層之後，形成一中間產品C，中間產品C依序包含剝離襯層、壓敏黏合劑膜及連接層；以及(d)塗布一聚氨酯泡棉前體組成物至至少一個中間產品C上，並固化該組成物以形成一聚氨酯泡棉芯體層。
  26. 如請求項25所述之方法，其中一壓敏黏合劑層被層壓或被塗布至該聚合物泡棉層之該另一側。
  27. 一種製作一泡棉膠帶之方法，包含：(a)塗布一聚合物膜至一第一剝離層，以形成一受支撐之連接層，中間產品A；(b)塗布一壓敏黏合劑組成物於一第二剝離層上並乾燥該壓敏黏合劑組成物，以形成一受支撐之壓敏黏合劑塗層，中間產品B；(c)將中間產品B層壓至中間產品A，在移除該連接層上之該剝離層之後，形成一中間產品C，中間產品C依序包含剝離襯層、 壓敏黏合劑膜及連接層；(d)塗布一聚氨酯泡棉前體組成物於一第一中間產品C與一第二中間產品C之間，並固化該組成物以形成一聚氨酯泡棉芯體層於一第一中間產品C與一第二中間產品C之間，藉此形成一產品，該產品包含在該聚氨酯泡棉芯體層之二相對側上具有剝離層之一雙面泡棉膠帶，並視需要移除該等剝離層其中之一。
  28. 如請求項27所述之方法，其中，在移除該等剝離襯層其中之一後，該泡棉膠帶捲繞成一卷。
  29. 如請求項27所述之方法，其中步驟(b)及步驟(c)係在同一直列式制程(in-line process)中實施或在彼此之三小時以內實施。
  30. 如請求項27所述之方法，其中在一剝離襯層上包含該連接層之中間產品A係被製備並在用於製作中間產品C之前以一卷之形式儲存。
  31. 如請求項27所述之方法，其中步驟(a)中之該聚合物膜包含一非發泡聚氨酯並具有3μm至20μm之一厚度。
  32. 如請求項27所述之方法，其中該第一中間產品C與該第二中間產品C二者中之該連接層之組成相同或實質上相同，其組成及/或厚度之差異不超過10重量%。
  33. 如請求項27所述之方法，其中在移除該等剝離襯層其中之一後，中間產品C可被捲繞成一卷以供後續使用。
  34. 如請求項27所述之方法，其中在製作該雙面泡棉膠帶時，一第一中間產品C及一第二中間產品C其中之每一者被同時自一捲繞輥(wound up roll)饋送至一用於在該第一中間產品C與該第二中間產品C之間分配聚 氨酯泡棉前體組成物之單元，此後該聚氨酯泡棉前體組成物被發泡及固化，藉此連續地形成夾置於第一中間產品C與第二中間產品C間之一聚氨酯泡棉芯體層。
  35. 一種施用一衝擊吸收性及密封性保護片材至一電子裝置之方法，其中該保護片材藉由如請求項1所述之泡棉膠帶被黏著至該電子裝置之一表面。
  36. 如請求項35所述之方法，其中該保護片材包含一彈性材料，該彈性材料包含聚氨酯或矽酮。
  37. 如請求項35所述之方法，其中該電子裝置係為一手機(cell phone)或其一部分、一電腦或其一部分、一液晶顯示裝置、或其他非可攜式或可攜式電子裝置。
  38. 一種包含一總成之製品，在該總成中，如請求項1所述之泡棉膠帶將一保護片材之一表面黏著接合至一電子裝置或其一部分之一表面。
  39. 如請求項38所述之製品，其中該電子裝置係為一手機或其一部分、一電腦或其一部分、一液晶顯示裝置或其一部分、或其他可攜式電子裝置。
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