TWI487765B - 載體加固之熱活化性黏著劑及其應用 - Google Patents

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Description

載體加固之熱活化性黏著劑及其應用
本發明係一種具有一層纖維網載體及兩層熱活化性黏著劑之黏膠膜，其主要用途是用於將金屬構件黏著在塑膠、玻璃、或金屬上。
通常是利用雙面膠帶將金屬構件黏著在塑膠、玻璃、或金屬上。在許多情況下，這種方式達到的黏著力足以將金屬構件黏著及固定在不同的底材上。金屬的例子包括鋁、鎂、鋼、不銹鋼、鍍鉻鋼。塑膠的例子包括丙烯氰-丁二烯-苯乙烯(ABS)聚碳酸酯(PC)、聚丙烯-己二酸酯(PPA)、聚醯胺(PA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氯乙烯(PVC)、或是這些塑膠製成的混合物。
今日消費者對於可攜式消費性電子產品的品質要求不斷升高。一方面由於可攜式消費性電子產品的體積變得愈來愈小，因而導致可供使用的黏合面積也變得愈來愈小。另一方面由於可攜式消費性電子產品必須能夠在很大的溫度範圍內被使用，而且也要能夠承受很大的機械荷載(例如撞擊或墜落)，因此對黏合強度的要求也不斷升高。
對於金屬-金屬的黏著及將金屬黏合在塑膠上的作業而言，要達到這些先決條件尤其困難。在墜落時，塑膠能夠吸收一部分的能量，而堅硬的金屬構件則只能消耗很少的能量。因此目前的一個趨勢是使用更硬及/或以玻璃纖維強化的塑膠，這樣做雖然能夠使塑膠變得更強固，但卻會降低塑膠的吸震能力；同樣的情況也會出現在玻璃纖維上。在這種情況下，膠帶必須吸收大部分的能量。
將不同的材料黏著在一起的另外一個問題是這些材料具有不同的熱膨脹係數。因此當溫度快速變化時，構件之間可能會出現應力。一種改善上述問題的可能方法是使用熱活化性黏膠膜。
原則上可將熱活化性黏著劑區分為兩大類：
a)熱塑性熱活化性黏著劑，尤其是黏膠膜
b)活性熱活化性黏著劑，尤其是黏膠膜
所謂”熱活化性黏著劑”(在文獻中也稱為”熱活化性黏著胚料”)是指一種可以經由輸入熱能(通常還可加上壓印)被活化的黏著劑。使用時可以將黏著劑熔融，或是將黏著劑製成薄膜，使用時再將薄膜加熱(必要時還可加上壓印)，使薄膜固定(附著)在基底上。
冷卻對兩種系統的黏著會造成不同的影響：熱塑性熱活化性系統(熔融黏著劑)會產生物理性的黏結(通常是可逆的)，而熱活化性彈性體/活性成分系統則會產生化學性的黏結(通常是可逆的)。
將活性成分加到熱塑性熱活化性系統可使熱塑性熱活化性系統可同時產生化學性黏結及物理性黏結。
熱活化性黏著劑通常被製作成薄膜使用，此種薄在室溫中是沒有黏性的(由於熱活化性黏著劑在室溫中或多或少具有的固體特性，因此製成有載體系統的黏著劑通常較無載體系統的黏著劑易於剪裁)。這樣在黏著之前就可以先使黏著劑與黏著位置的形狀適配(例如製作成形狀與黏著位置相同的薄膜膠紙帶)。接著再輸入熱能(必要時還可加上壓印)即可產生黏性。
以現在技術之熱活化性黏著劑為基的黏膠膜系統具有若干缺點。為了達到較高的抗衝擊性(例如抵抗手機掉到地上受到的衝擊)，通常需使用相當軟且具有彈性的熱塑性塑料進行黏著。由於這種熱塑性薄膜是軟的且有彈性，因此不容易製作成膠紙帶。
熱塑性塑料的另外一個缺點出現在加熱黏著過程中。由於熱塑性塑料的黏滯性會因為熱能影響而大幅降低，因此在加壓黏著過程中會有塑化材料從黏著縫被擠出。這通常會導致薄膜的厚度變小及變形。
因此有必要提出一種易於使用的(熱塑性)熱活化性黏著系統，此種黏著系統在受壓時不會或只有很小量的擠出物，而且達到黏著狀態後具有很好的吸震及耐機械應力的能力。本發明的目的就是提出這種黏著系統。
為達到上述目的，本發明提出的黏膠膜具有一層纖維網載體及兩層分別設置在該纖維網載體之兩面上的熱活化性黏著劑，其特徵為兩層黏著劑會滲入纖維網載體，使黏膠膜結合體之纖維網載體共有20%至92%的纖維間隙體積被黏著劑滲入(滲透率介於20%至92%之間)，也就是說，從纖維網載體的兩面滲入的黏著劑至少各滲入黏膠膜結合體之纖維網載體10%的纖維間隙體積。
纖維間隙體積等於黏膠膜結合體之纖維網載體(包括被滲入及未被滲入的區域)的總體積減去纖維的體積。
所謂黏膠膜結合體是指由纖維網載體及兩層熱活化性黏著劑構成的結合體，而且是處於未黏著狀態(除非另有說明)，也就是交貨時的狀態，在使用後黏膠膜結合體的厚度及體積都會因為基底的壓縮而變小。
根據本發明，滲入纖維網載體之黏著劑的體積佔黏膠膜之纖維網載體至少20%、至少40%、或最好是至少50%、最多92%、或最好是最多80%的纖維間隙體積。
相對的，黏膠膜之纖維網載體未被黏著劑滲入之區域的體積佔8%至80%、或最好是20%至60%的纖維間隙體積。
根據本發明，從纖維網載體的兩面滲入的黏著劑的體積至少各佔載體材料10%、或最好是至少20%的纖維間隙體積。滲入載體表面的黏著劑愈多，黏著劑層在載體上的錨定就愈穩固。
本發明的黏膠膜具有一層纖維網載體(T)及兩層構成熱活化性黏膠膜之表面的熱活化性黏著劑(1，2)。兩層黏著劑(1，2)都會從載體表面滲入纖維網載體(T)，因此會在纖維網載體(T)內形成兩個黏著劑滲入區(T1，T2)，以下簡稱為滲入區(T1)及滲入區(T2)；T1代表被黏著劑(1)滲入的載體區，T2代表被黏著劑(2)滲入的載體區。根據本發明，在滲入區(T1)及滲入區(T2)之間應保留一個未被黏著劑滲入的未滲入區(T0)。在黏膠膜的表面上有留下兩個位於載體材料之外的黏著劑層(1a，2a)。
實際上在滲入區(T1)及未滲入區(T0)之間、以及在滲入區(T2)及未滲區(T0)之間的臨界面上會出現一或多或少被滲入(從被完全滲入過渡到未被滲入)的載體材料區。此外，由於臨界面或多或少會有某種程度的不平坦性，這與纖維材料之纖維的壓縮程度的變動有關。此外，臨界面的實際起伏程度也與將黏著劑塗覆到載體上的方式及條件有關。因此前面提及的滲入區的百分比會包括這些因素造成的誤差。
根據本發明，一種理想化的膠帶是滲入區(T1，T2)被黏著劑滲入，而未滲入區(T0)則完全未被黏著劑滲入，而且臨界面最好是完全平坦的。
通常可以從纖維材料之纖維的分佈是十分均勻的假定出發。本發明的黏膠膜具有一層纖維網載體及兩層分別設置在該纖維網載體之兩面上的熱活化性黏著劑，其中兩層黏著劑會滲入纖維網載體，使黏膠膜結合體之纖維網載體共有20%至92%、或最好是40%至80%的層厚度被黏著劑滲入，也就是說，纖維網載體的兩面各有至少10%的纖維網載體厚度被滲入。上述百分比的前提是在纖維網載體的滲入區及未被滲入區之間的臨界面為標準化的平坦臨界面。在纖維網載體內有一厚度相當於纖維網載體層厚度8%至80%、或最好是20%至60%的條帶未被黏著劑滲入。
根據本發明的一種有利的實施方式，纖維網載體(T)是以對稱方式被黏著劑滲入，也就是說，頂面及底面的滲入深度(滲入區(T1)及滲入區(T2)的厚度)是相同的。第1圖係以示意方式顯示這種實施方式。
例如經由纖維網載體結構及/或塗覆黏著劑的方式可以形成不同的滲入深度。因此本發明的另外一種有利的實施方式具有不同厚度的滲入區(T1，T2)。第2圖係以示意方式顯示這種實施方式。
除非另有說明或是從上下文可明顯看出，否則以下關於本發明之黏膠膜的說明全部是指上述兩種實施方式。在本說明書中所稱的黏膠膜包括所有平坦的黏著物(例如膠帶)，尤其是縱向長度及橫向長度均明顯大於厚度的黏著物。
纖維網載體未被黏著劑滲入的未滲入區(T0)最好是一個連貫的區域，也就是說並非由複數個彼此隔開的區域組成。
原則上熱塑性熱活化性系統及熱活化性彈性體/活性成分系統均可用於本發明之熱活化性黏著劑的製造。但其中又以雙面熱塑性熱活化性系統特別有利，因為此種系統對於本發明之熱活化性黏膠膜設定的使用範圍特別適合，而且應用領域非常廣泛。另外一種可行的系統是一面是熱塑性熱活化性黏著劑，另外一面則是熱活化性彈性體/活性成分的黏著劑。
根據本發明的一種有利的實施方式，纖維網載體的一個面上的熱活化性黏著劑(1)及另一個面上的熱活化性黏著劑(2)可以是相同的，也可以是不同的。因此纖維網載體的兩個面上的塗層可以是具有完全相同的化學成分、相似的化學成分(例如底材具有相同的化學成分，但具有不同的平均分子量及/或添加劑)、或是不同的化學成分(例如底材具有不同的化學成分)。
熱活化熱塑性塑料
本發明之黏膠膜的熱活化性黏著劑最好是以熱塑性聚合物為基。以熱塑性聚合物製造熱活化性黏著劑在先前技術中是常見的作法。
原則上所有經熱活化後可將金屬構件黏著在塑膠、金屬、或玻璃上的非晶形及部分結晶的熱塑性塑料均可應用於本發明。
一種特別有利的實施方式使用的熱塑性塑料的軟化溫度在85℃至150℃之間。熱塑性塑料之塗覆量在10g/m2 至250g/m2 、或最好是在20g/m2 至150g/m2 之間。這個數值是指塗在纖維網載體的一個面上的黏著劑量。
例如以下均為可作為熱活化性黏著劑之基的熱塑性塑料：聚酯、共聚酯、聚醯胺、共聚醯胺、熱塑性聚氨基甲酸酯及聚烯烴(例如聚乙烯，例如Hostalen Polyethylen GmbH生產的Hostalen)、聚丙烯(例如DSM生產的Vestolen P)。此外，也可以使用由不同熱塑性材料(尤其是上述聚合物)構成的共混物。
另外一種實施方式是使用聚-α-烯烴。市面上可以購得Degussa公司生產之商品名為VestoplastTM 的各種不同的聚-α-烯烴。
一種最簡單的情況是黏著劑完全是由熱塑性成分構成。但是添加其他成分可以進一步改良黏著劑的特性。
為了最佳化熱塑性塑料的黏著特性及活化範圍，可以選擇性的添加提高黏著力的樹脂或活性樹脂。以熱塑性塑料或共混物為準，樹脂所重的比例在2%至30%(重量百分比)之間。
所有已知及文獻記載的黏性樹脂均可作為這種提高黏著力的樹脂。其中具有代表性的樹脂包括蒎烯樹脂、聚茚樹脂、以及松香樹脂、以及這些樹脂的分支化、氫化、聚合化、以及酯化的衍生物及鹽類、脂肪族及芳香族烴樹脂、萜烯樹脂及萜烯酚樹脂、C5烴樹脂、C9烴樹脂、以及其他的烴樹脂。也可以將上述樹脂彼此或是與其他樹脂以任意的比例混合加入黏著劑中，以達到視需要調整黏著劑之黏著性的目的。一般而言所有能夠與相應之聚丙烯酸相容(可溶解)的樹脂均可作為這種添加用的樹脂，尤其是所有的脂肪族烴樹脂、芳香族烴樹脂、烷基芳香族烴樹脂、以純單體為基的烴樹脂、氫化烴樹脂、功能性烴樹脂、以及天然樹脂。在”感壓性黏合劑技術手冊”(Donatas Statas,van Nostrand,New York 1989)一書中有關於這些樹脂的詳細說明。
另外一種實施方式是在熱塑性塑料中加入活性樹脂。環氧樹脂是一種很好的活性樹脂。最好是使用分子量在100g/mol至10000g/mol之間的環氧樹脂(聚合環氧樹脂)。
例如可以使用的環氧樹脂包括雙酚A及環氧氯丙烷的反應產物、酚及甲醛的反應產物(酚醛樹脂)、環氧氯丙烷、縮水甘油酯、環氧氯丙烷及對胺基苯酚的反應產物。
在市面上可購得的樹脂包括Ciba Geigy公司生產的AralditeTM 6010、CY-281TM 、ECNTM 1273、ECNTM 1280、MY 720、RD-2，道氏化學生產的DERTM 331、DERTM 732、DERTM 736、DENTM 432、DENTM 438、DENTM 485、Shell化學公司生產的EponTM 812、825、826、828、830、834、836、871、872、1001、1004、1031，以及同樣是Shell化學公司生產的HPTTM 1071及HPTTM 1079。
市面上可購得的脂肪族環氧樹脂包括乙烯二氧環己烷，例如Union Carbide Corp.公司生產的ERL-4206、ERL-4221、ERL-4201、ERL-4289、以及ERL-0400。
酚醛樹脂的例子有Celanese公司生產的Epi-RezTM 5132、Sumitomo化學公司生產的ESCN-001、Ciba Geigy公司生產的CY-281、道氏化學生產的DENTM 431、DENTM 438、Quatrex 5010、日本Kayaku公司生產的RE 305S、大日本油墨和化學公司生產的EpiclonTM N673、以及Shell化學公司生產的EpikoteTM 152。
此外，也可以使用三聚氰氨樹脂作為活性樹脂，例如Cytec公司生產的CymelTM 327及323。
此外，也可以使用萜烯酚醛樹脂作為活性樹脂，例如Arizona化學公司生產的NIREZTM 2019。
此外，也可以使用酚醛樹脂作為活性樹脂，例如Toto Kasei公司生產的YP 50、Union Carbide Corp.公司生產的PKHC、以及Showa Union Gosei Corp.公司生產的BKR 2620。
也可以使用以聚異氰酸酯為基的活性樹脂，例如日本Polyurethan Ind.公司生產的CoronateTM L、拜耳(Bayer)公司生產的DesmodurTM N3300或MondurTM 489。
此外還可以選擇性的加入填充料(例如纖維、碳黑、氧化鋅、二氧化鈦、白堊、實心或空心玻璃球、以其他材料製成的微型球、矽酸、矽酸鹽等)、顏料、染料、晶芽形成劑、膨脹劑、複合劑、及/或老化防護劑(例如一次或二次抗氧化劑或光保護劑)。
纖維網載體
纖維網載體是由纖維織成的織物構成。所有符合DIN EN 29092定義之纖維網均可使用。纖維網是由尚未彼此連接的鬆散纖維構成。纖維網的強度來自於纖維本身的附著。纖維是以統計學的方式分佈。可按照纖維材料區分出不同的纖維網。可能的纖維材料包括礦物纖維(例如玻璃、礦物棉、玄武岩)、動物性纖維(例如絲或羊毛)、植物性纖維(例如綿花、纖維素)、化學纖維(例如聚醯胺、聚丙烯、聚硫醚、聚丙烯氰、聚亞胺、聚四氟乙烯、芳香族聚醯胺纖維、聚酯)。可以利用機械方式(針纖維、水射流)、化學方式(添加黏結劑)、加熱(在適當的氣流、加熱輥或蒸氣流中軟化)等方式使纖維強化。
應按照耐高溫性選擇適當的纖維材料。例如選擇軟化溫度比熱塑性熱活化性黏膠膜之軟化溫度至少高出20℃、或最好是至少高出40℃的以聚合物為基的纖維。
本發明的一種有利的實施方式是使用以纖維素為基的纖維網。這種纖維網的單位面積重量應在4g/m2 至100g/m2 、或最好是在10g/m2 至70g/m2 。例如在市面上可購得Glatfelter公司生產的這種纖維網。本發明使用之纖維網在埋入黏膠膜結合體之前(也就是在使用之前)的厚度為20μm至100μm、或最好是至30μm至60μm。
在塗上及滲入熱活化性黏著劑時，纖維網載體的厚度會因為壓縮而變小，因此黏膠膜結合體中纖維網載體的厚度通常會小於使用前的纖維網厚度。
方法
熱塑性黏膠膜的塗覆作業最好是以熔融方式進行。為了使熱塑性聚合物、選擇性添加之樹脂及/或其他填充材料達到均勻的混合，有時可能需要先個別進行必要的預混合。例如可以在揉捏攪拌機或雙螺旋擠壓機中進行混合。如果要塗覆的是純的(未混合的)熱塑性塑料，通常僅需以單螺旋擠壓機進行混合。將擠壓物分階段加熱至擠壓溫度，也就是使其在加熱過程中塑化。溫度的選擇是根據所使用之熱塑性塑料的熔融指數(MFI)或熔融體積率(MVR)。
基本上可以將塗覆作業區分成接觸式方法及無接觸式方法。原則上這種兩方法對本發明均適用。最好是以能夠形成薄膜的擠壓噴嘴(寬縫噴嘴)進行擠壓塗覆作業。透過塗層噴嘴內的噴嘴設計即可影響塗覆作業的過程。有3種不同形狀的擠壓噴嘴可供選擇：T形噴嘴、魚尾噴嘴、弓形噴嘴。透過這些噴嘴的形狀可以在熔融的黏膠內形成定向。如果要製造的是雙層或多層熱塑性熱活化性黏著劑，則亦可使用共擠壓噴嘴。
一種有利方式是在後將熱塑性熱活化性黏著劑塗在一臨時載體上，例如矽化離型紙。在塗覆過程中熱塑性熱活化性黏著劑可能會被拉伸。拉伸率是由噴嘴縫隙寬度與薄膜厚度的比例決定。當塗在臨時載體上的黏膠膜的層厚度小於噴嘴縫隙寬度時，就會出現拉伸現象。
為了改善在臨時載體上的錨定，有時可能需為熱活化性黏膠膜接通靜電。下一個步驟是將熱活化性黏著劑塗覆在纖維網載體上。塗覆時需加熱。因此在塗覆之前可能有必要先將活化性黏膠膜預熱。例如可以用紅外線或加熱輥加熱。根據一種有利的實施方式，熱活化性黏著劑的塗覆溫度大約相當於或高於熱活化性黏著劑的軟化溫度。可以透過溫度及塗覆壓力的選擇改變熱活化性黏著劑對纖維網載體的滲入深度。
下一個步驟是對相對的那一面進行塗覆。這個塗覆作業可以採取和上一個步驟相同的方式進行，也就是在加熱狀態下將第二層塗覆在由離形紙、熱活化性黏著劑及纖維網載體構成的第一層上。另外一種可行的方式是直接將第二層熱活化性黏著劑塗覆在第一層之纖維網載體的另一面上。同樣的，這個步驟也可以透過溫度及塗覆壓力的選擇改變熱活化性黏著劑對纖維網載體的滲入深度。這與第一次塗覆適用相同的規則。
根據另外一種實施方式，熱塑性熱活化性黏膠膜不是只具有一層臨時載體，而是具有兩層臨時載體。這種雙層離型膜有利於膠紙帶產品的製造。
黏著 金屬
原則上要黏著的金屬構件可以是由所有常見的金屬及金屬合金製成。例如鋁、不銹鋼、鋼、鎂、鋅、鎳、黃銅、銅、鈦、含鐵金屬、沃斯田合金。也可以在金屬中摻入各種添加劑及合金。金屬構件也可以是由多層不同的金屬構成。
為了美觀及改善表面特性/品質，經由會對金屬構件進行表面加工。例如經由使用表面被刷乾淨的鋁構件及不銹鋼構件。鋁及鎂通常會接受陽極氧化及著色的表面加工。
除了鍍鉻外，常見的金屬化加工還包括鍍金或銀以形成鈍化保護層。
其他常見的表面加工還包括塗上各種保護漆及/或彩色漆，以及以物理氣相沉積法(PVD)或化學彰相沉積法(CVD)形成表面塗層。
金屬構件可以具有各種不同的形狀及尺寸，也可以是扁平的或是具有三度空間的形狀。此外，金屬構件也可以具有各種差別極大的功能，例如裝飾元件、加固件、外框件、保護蓋等。
本發明的黏膠膜特別適用於上述金屬構件之黏著。
塑 膠
消費性電子用品中的塑膠構件通常是以可壓注成形的塑膠為主要成分。例如：丙烯氰-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚碳酸酯(PC)、ABS/PC共混物、PMMA、聚醯胺、玻璃纖維強化聚醯胺、聚氯乙烯、聚氟乙烯、乙酸纖維素、環烯烴共聚物、液晶聚合物(LCP)、聚丙烯酯、聚醚酮、聚醚亞胺、聚醚颯(polyether sulfone)、聚甲基丙烯酸甲基醯亞胺、聚-N-甲基五烯、聚苯醚、聚苯硫醚、聚鄰苯二甲醯胺、聚胺酯、聚醋酸乙烯、苯乙烯丙烯晴共聚物、聚丙烯酸酯或聚甲基丙烯酸酯、聚甲醛、丙烯酯苯乙烯-丙烯晴共聚物、聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯或聚酯(例如聚丁烯對苯二酸酯(PBT)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET))。
塑膠構件的形狀是沒有任何限制的，因此可以視需要為消費性電子產品製作任何形狀的零件或外殼。最簡單的形狀是扁平狀。三度空間的構件也很常見。塑膠構件可以有各種不同的功能，例如作為外殼或視窗，或是作為加固構件等。
本發明的黏膠膜特別適用於上述塑膠構件之黏著。
玻璃
強化玻璃可應用於視窗及顯示方面的應用。例如可以用礦物玻璃、石英玻璃、監寶石玻璃製作強化玻璃。有各式各樣的加工方法可以改善玻璃的外觀及物理特性。例如為裝飾用途而使用的霧面玻璃或染色玻璃。
經由表面塗層或上漆，例如以噴鍍法或氣相沉積法形成的塗層或漆層，也可以達到改良視覺效果的目的。此外常見的還有抗反射層、耐刮塗層、以及其他的機能性表面塗層。
最簡單的形狀是平板玻璃，但也可以將玻璃壓注成三度空間的視窗或構件。
本發明的黏膠膜特別適用於上述玻璃之黏著。
預層壓過程
為了應用於消費性電子產品，通常需要將熱活化性黏膠膜加工成膠紙帶。這通常是以雷射切割、平板式模切、或旋轉式模切等方法進行。當然除此之外還有許多熟習該項技術者熟知之製作紙膠帶的方法。
膠紙帶通常具有和金屬構件相同的尺寸，但是也可以略小於金屬構件，以平衡黏著過程中可能出現的輕微擠出現象。有時可能因為結構的原因需要使用全覆蓋式的膠紙帶。
在最簡單的情況下，可以利用夾子以人工方式將熱活化性黏膠膜製成之無臨時載體的膠紙帶定位在金屬構件上或接合的金屬構件之間。
根據另外一種實施方式，在以人工定位在金屬上之後，可以對熱活化性膠紙帶進行熱處理，以使其與金屬的黏著更為牢固。最簡單的方式是以紅外射輻射器、電熨斗、或加熱板作為加熱用的熱源。經過熱處理後，黏著劑的黏著性會變得更強。最好是使用具有臨時載體材料的膠紙帶，以防止黏膠膜附著在工具或熱源上。
另外一種常見的應用方式是將金屬構件定位在熱活化膠紙帶上。膠紙帶是利用黏著劑露出的那一面定位。膠紙帶的背面有一層臨時載體材料。接著利用一熱源經由金屬將熱能引入熱塑性熱活化性膠帶。經過熱處理後，膠帶的黏著性會變得更強，而且與金屬的黏著會比與離型膜的黏著更為牢固。這種應用方式是經由金屬加熱。
對本發明而言，預層壓期間引入熱活化性黏膠膜的熱能必須非常精確，而且達到的溫度最多不能高出需要溫度25℃，以確保黏膠膜能夠牢固的黏著在金屬構件上。
一種有利的應用是經由熱壓引入熱能。熱壓用的凸模可以是由鋁、黃銅、或青銅製成，且通常具有和金屬構件相同的輪廓或是與膠紙帶的尺寸配合。為了避免構件發生局部熱損壞，可以將凸模設計成帶有缺口的形狀。
壓力及熱能應盡可能均勻的被引入，且最好是根所使用的材料(金屬的種類、金屬厚度、熱塑性熱活化性黏膠膜的種類)調整所有的參數(壓力、溫度、時間)。
為了能夠將膠紙帶精確的定位在金屬構件上，通常是使用外形與要黏著之構件適配的成型件，以防止滑脫。經由成型件內的導柱及熱活化性黏膠膜之臨時位載體材料上相應的導孔，可以確保膠紙帶及金屬構件之間的精確定位。此外亦可實現其他可能的定位。
經過熱活化後，接著將帶有經層壓之膠紙帶的金屬構件與成型件分開。
上述過程亦可用自動化的方式進行。
黏著過程(接合過程)
以下逐一說明金屬構件與塑膠構件、玻璃構件或金屬構件的黏著過程(包括步驟1至步驟5)：
1)　將塑膠構件、玻璃構件、或金屬構件固定在一成型件上；
2)　利用熱活化性黏膠膜(沒有臨時載體)將要黏著的金屬構件定位在該塑膠構件、玻璃構件、或金屬構件上；
3)　經由熱壓凸模施加壓力及加熱；
4)　視需要進行再冷卻步驟；
5)　將被黏著的構件與成型件分開。
本發明包括金屬構件與塑膠構件、金屬構件與玻璃構件、以及止屬構件與其他金屬構件的黏著，而且要黏著的金屬可以具有相同或不同的化學成分。
承裝塑膠構件、玻璃構件、或金屬構件用的成型件是以耐熱材料製成。例如以金屬製成。但是也可以是用塑膠製成，例如氟化聚合物或熱固性塑膠，因為這類材料同時具有高硬度及不易變形的優點。
步驟3是施加壓力及加熱。這個步驟是利用由具有良好導熱性之材料製成的熱壓凸模來進行。製造熱壓凸模的材料通常是銅、黃銅、青銅、或鋁，但是也可以用其他的金屬或合金製造。此外，熱壓凸模的形狀最好是和金屬部件的頂面形狀相同。這個形狀可以是二度空間或三度空間的形狀。通常是經由一氣動滾筒施加壓力。但並不是一定要利用空氣壓力裝置施加壓力，例如也可以使用電機裝置(例如螺桿)。此外，一種有利的方式是多次施加壓力及加熱，以便經由串接或利用旋轉原理提高過程產量。在這種情況下，可以對不同的熱壓凸模施加不同的溫度及/或壓力。此外，也可以選擇不同的熱壓凸模接觸時間。
根據本發明，熱塑性熱活化性黏膠膜在步驟3中的擠出特性值較小。在相同的過程參數(溫度、壓力、時間)下，本發明之熱塑性熱活化性黏膠膜的擠出特性值會比具有相同構造及尺寸、但纖維網載體完全被滲入的熱活化性黏膠膜的擠出特性值至少小10%、或最好是至少小20%。
按照本發明之方式製作的膠紙帶具有上述的優化特性。
由於擠出特性值較低，因此膠紙帶在黏著時具有較佳的形狀穩定性。這對於黏著從外面可看到的構件(例如裝飾元件)尤其重要，因為這可以避免殘留的黏著劑出現在不該被看到的位置，以免影響美觀。此外，由於本發明之熱活化黏膠膜的膠紙帶的擠出特性值較低，因此可以製作出面積較大及不同形狀的膠紙帶，這是因為不必為被擠出的材料保留太大的空間的關係。同樣的，由於不需為被擠出的黏著劑預留空間，這種系統經常出現在膠紙帶內的中斷部分及為連接構件設計的結構解決方案均可取消。
熱塑性熱活化性黏膠膜的擠出特性值是由擠出試驗測定(見試驗部分的說明)。這個試驗是以標準條件測定擠出率。
再冷卻步驟(步驟4)是一個選擇性的步驟，其作用是提升黏著性能。另外一個作用是可以更簡單的以人工方式將構件分開。通常是利用金屬製壓印凸模進行再冷卻，該壓印凸模的形狀類似於熱壓凸模，但是並不含加熱元件，而且是在室溫中使用。在極少數的情況下可以使用主動冷卻的壓印凸模或冷卻系統，以經由空氣流將抽出要冷卻之構件的熱能。
最後一個步驟是將被黏著的構件從成型件取出。
預層壓及接合用的熱壓凸模是在60℃至300℃的溫度範圍工作，應視構件的溫度穩定性及熱塑性熱活化性黏膠膜的活化溫度及/或熔融溫度決定實際的工作溫度。每一個熱壓過程的時間通常在2.5秒至15秒之間。此外，有時會需要改變壓力。雖然本發明的熱塑性熱活化黏膠膜具有較低的擠出特性值，但如果壓力很高，仍可能導致較多的黏著劑被擠出來。適當的壓力介於1.5bar至10bar之間(在黏著表面上測得的壓力)。材料的穩定性及熱塑性熱活化性黏膠膜的流動性對應使用多大的壓力也有很大的影響。
試驗部分 試驗方法 黏著強度試驗A)
以動態剪切試驗測定黏著強度。第3a圖及第3b圖顯示這個試驗的原理。以本發明的熱塑性熱活化性黏膠膜(HAF)(厚度：150μm)將一片鋁板(Al)(厚度：1.5mm，寬度：2cm)與一片聚碳酸酯板(PC)(厚度：3mm，寬度：2cm)黏著在一起。黏著面積為2cm2 。
第一個步驟是以加熱至120℃的加熱板(H)將熱塑性熱活化性黏膠膜層壓在鋁板上。接著去除離型膜。試體的黏著是在熱壓中進行，而且是經由Al面加熱(第3a圖)。以加熱至150℃的熱壓凸模(s)在5bar的壓力(p)及施壓時間5秒的情況下進行熱活化。熱黏著完成後，可以經由透明的聚碳酸酯(PC)判定黏著品質(例如是否出現氣泡)。
接著如第3a圖所示，利用拉力試驗機以10mm/min的速度將試體(由Al、HAF及PC構成的結合體)分開。測量試驗中出現的力(F)。壓力單位是N/mm2 ，並記錄將試體(Al及PC)分開所需的作用在黏著面上最大的力。這個試驗是在23℃及濕度50%的環境中進行。
擠出特性值B)
將熱塑性熱活化性黏膠膜沖裁成直徑29.5mm的圓形膠紙帶。黏膠膜的頂面及底面均覆有矽化玻璃紙。接著將此膠紙帶放到壓熱機內，以75N/cm2 及150℃(熱壓機的溫度，兩面加熱)的條件熱壓10秒。由於受到壓力及加熱作用，熱活化性黏膠膜會以圓形狀被擠出，因而使面積變大。利用下列公式計算擠出率：
其中：
OR=擠出率(%)
Areaafter =熱塑性塑料在受壓後的面積
Areainitial =熱塑性塑料在受壓前的面積
墜落試驗C)
首先按照試驗方法A(黏著強度試驗)的方式備妥試體(參見第3a圖)。
接著進行墜落試驗(第4圖)。將一個重量為50g的砝碼(G)固定在聚碳酸酯板(PC)上。然後從不同的墜落高度(h)讓整個結合體墜落到一片鋼板(Fe)上，其中墜落高度的測量是以黏著結合體(Al、HAF及PC)及砝碼(G)構成的墜落體的重心為準。
測定熱活化性黏膠膜能夠承受墜落衝擊且鋁板(Al)、熱活化性黏膠膜(HAF)及聚碳酸酯板(PC)構成的黏著結合體不會因為墜落衝擊而分開的墜落高度。應在不同的溫度下重複進行墜落試驗。
試驗用的試體
以兩種不同之熱活化性黏著劑(HA黏著劑)為基的熱活化性黏膠膜進行試驗：
HA黏著劑1：熱塑性飽和線性共聚酯(成分：對苯二甲酸47%(重量百分比)、異苯二甲酸12%(重量百分比)、1,4-丁二醇9.5%(重量百分比)、己二醇31.5%(重量百分比))。
熔點100℃(DIN 53765)；玻璃轉換溫度10.0℃(DIN 53765)，160℃時的黏滯性240000cP(DIN ISO 1133)，160℃時的熔態流動40.0g/120min(DIN ISO 1133)
(市面上可購得之此種黏著劑為Degussa生產之DYNAPOLS1227)
HA黏著劑2：熱塑性共聚酯(成分：己二酸10.5%(重量百分比)、對苯二甲酸50%(重量百分比)、1,4-丁二醇13%(重量百分比)、己二醇26.5%(重量百分比))。
熔點109℃(DSC平均值)；玻璃轉換溫度-2℃(DSC平均值)，160℃時的黏滯性650000cP(DIN ISO 1133)，160℃時的熔態流動16.0g/10min(DIN ISO 1133)
(市面上可購得之此種黏著劑為EMS Griltech生產之GriltexD1442E)
參考例R1)
在熱壓機中將HA黏著劑1置於兩層矽化玻璃離型紙之間，並在140℃的溫度中壓成150μm。此種共聚酯的熔融範圍介於86℃至109℃之間。
參考例R2)
在熱壓機中將HA黏著劑1置於兩層矽化玻璃離型紙之間，並塗在13g/m2 之纖維網(Glatfelter生產之茶袋纖維網，主要成分為纖維素)的兩面上，並在150℃的溫度中受壓。不含玻璃離型紙之雙面膠帶的層厚度為150μm。此種共聚酯的熔融範圍介於86℃至109℃之間。
範例1)
在熱壓機中將HA黏著劑1置於兩層矽化玻璃離型紙之間，並在140℃的溫度中壓成65μm。此種共聚酯的熔融範圍介於86℃至109℃之間。接著將13g/m2 之纖維網(Glatfelter生產之茶袋纖維網，主要成分為纖維素)的兩面均塗上厚度65μm的DynapolTM S1227。以一加熱滾筒層壓機控制對纖維網的滲入深度。以130℃的溫度及2m/min的速度將範例1層壓。利用REM攝影技術從兩面測定滲入深度。測定纖維網載體未被黏著劑滲入之平均層厚度。將這個數值除以纖維網在(未黏著之)黏膠膜結合體中的層厚度，並將結果以百分數表示。平均滲入率是將100%扣除測得之未滲入區的百分率。本範例測得的平均滲入率為56%。範例2)
在熱壓機中將HA黏著劑1置於兩層矽化玻璃離型紙之間，並在140℃的溫度中壓成65μm。此種共聚酯的熔融範圍介於86℃至109℃之間。接著將13g/m2 之纖維網(Glatfelter生產之茶袋纖維網，主要成分為纖維素)的兩面均塗上厚度65μm的DynapolTM S1227。以一加熱滾筒層壓機控制對纖維網的滲入深度。以130℃的溫度及0.5m/min的速度將範例1層壓。按照範例1的方法測得本範例的平均滲入率為75%。
參考例R3)
在熱壓機中將HA黏著劑2置於兩層矽化玻璃離型紙之間，並在140℃的溫度中壓成150μm。此種共聚酯的熔融範圍介於93℃至121℃之間。
參考例R4)
在熱壓機中將HA黏著劑2置於兩層矽化玻璃離型紙之間，並塗在13g/m2 之纖維網(Glatfelter生產之茶袋纖維網，主要成分為纖維素)的兩面上，並在150℃的溫度中受壓。不含玻璃離型紙之雙面膠帶的層厚度為150μm。此種共聚酯的熔融範圍介於93℃至121℃之間。利用REM攝影技術測得之平均滲入率為100%，也就是說此試體100%被黏著劑滲入。
範例3)
在熱壓機中將HA黏著劑2置於兩層矽化玻璃離型紙之間，並在150℃的溫度中壓成65μm。此種共聚酯的熔融範圍介於93℃至121℃之間。接著將13g/m2 之纖維網(Glatfelter生產之茶袋纖維網，主要成分為纖維素)的兩面均塗上厚度65μm的GrilltexTM S1442E。以一加熱滾筒層壓機控制對纖維網的滲入深度。以135℃的溫度及2m/min的速度將範例1層壓。按照範例1的方法測得本範例的平均滲入率為65%。
範例4)
在熱壓機中將HA黏著劑2置於兩層矽化玻璃離型紙之間，並在150℃的溫度中壓成65μm。此種共聚酯的熔融範圍介於93℃至121℃之間。接著將13g/m2 之纖維網(Glatfelter生產之茶袋纖維網，主要成分為纖維素)的兩面均塗上厚度65μm的GrilltexTM S1442E。按照範例1的方法測得本範例的平均滲入率為80%。
試驗結果
範例1、2、3、4是有本發明之結構之熱活化性黏膠膜的例子。參考例R1及參考例R2是以範例1及範例2使用之熱塑性塑料製造且具有相同之層厚度的典型的熱活化性黏膠膜。參考例R1沒有纖維網載體。參考例R2具有與範例1及範例2相同的纖維網載體，但是被完全滲入。
參考例R3及參考例R4是以範例3及範例4使用之熱塑性塑料製造且具有相同之層厚度的典型的熱活化性黏膠膜。參考例R3沒有纖維網載體。參考例R4具有與範例3及範例4相同的纖維網載體，但是被完全滲入。
首先測定所有例子的黏著強度。按照試驗方法A進行測定。測定結果列於表1。
表1的結果證明本發明的例子與參考例具有類似的黏著強度，尤其是在熱塑性塑料具有相同的化學成分時。
下一個試驗是測定所有例子的擠出特性值。按照試驗方法B進行測定。測定結果列於表2。
從表2可以看出，本發明之結構的擠出特性值明顯優於沒有載體之參考例的擠出特性值。
黏著後對所有的例子進行墜落試驗。試驗結果列於表3。墜落高度的單位為cm。
從表3可以看出，本發明的範例1至4在-20℃及室溫(23℃)中的吸震性均明顯優於參考例R1至R4的吸震性。這反映在範例1至4能夠承受較大的墜落高度。這也證明本發明之範例在這方面的表現明顯優於纖維網被完全滲入之參考例。
以上的試驗果顯示，本發明的範例1至4能夠產生很高的黏著強度、擠出特性值低於沒有載體之熱塑性熱活化性黏膠膜的擠出特性值、以及在室溫及-20℃時均具有較佳的吸震性。此外，氣候變動試驗的結果也顯示經纖維網強化使本發明的黏膠膜更能夠平衡因基板之不同熱膨脹係數造成的機械應力，因此比未經纖維網強化的黏膠膜能夠產生更高的黏著強度。
採用本發明的熱活化性黏膠膜即可達到本發明的目的，且所產生的效果明顯優於先前技術之產品。熱活化性黏膠膜內的”空氣墊”(未被黏著劑滲入的區域)具有降低擠出特性值及提高吸震性的作用。
1，2．．．黏著劑
1a，2a．．．黏著劑層
Al．．．鋁板
F．．．力
Fe．．．鋼板
G．．．砝碼
h．．．墜落高度
H．．．加熱板
HAF．．．熱活化性黏膠膜
p．．．壓力
PC．．．聚碳酸酯板
S．．．熱壓凸模
T．．．纖維網載體
T0．．．未滲入區
T1，T2．．．滲入區
第1圖係以示意方式顯示本發明之標的物的原理。
第2圖係以示意方式顯示本發明之標的物的原理。
第3a圖及第3b圖係黏著強度試驗的原理示意圖。
第4圖係墜落試驗示意圖。

Claims (12)

  1. 一種黏膠膜，其具有一層纖維網載體及兩層分別設置在該纖維網載體之兩面上的熱活化性黏著劑，其特徵為：兩層黏著劑會滲入纖維網載體，使黏膠膜結合體之纖維網載體共有20%至92%的纖維間隙體積被黏著劑滲入，即，從纖維網載體的兩面滲入的黏著劑至少各滲入黏膠膜結合體之纖維網載體10%的纖維間隙體積。
  2. 如申請專利範圍第1項的黏膠膜，其中黏膠膜之纖維網載體共有40%至80%的纖維間隙體積被黏著劑滲入。
  3. 如申請專利範圍第1項的黏膠膜，其中從纖維網載體的兩面滲入的黏著劑至少各滲入黏膠膜結合體之纖維網載體20%的纖維間隙體積。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項的黏膠膜，其中塗在纖維網載體之兩面上的黏著劑完全相同。
  5. 如申請專利範圍第1至3項中任一項的黏膠膜，其中在結合體中從纖維網載體之兩面滲入的黏著劑佔據之纖維網載體的纖維間隙體積是相同的。
  6. 一種黏膠膜，具有一層纖維網載體及兩層分別設置在該纖維網載體之兩面上的熱活化性黏著劑，其特徵為：兩層黏著劑會滲入纖維網載體，使纖維網載體共有20%至92%的層厚度被黏著劑滲入，即，纖維網載體的兩面至少各有10%的纖維網載體厚度被黏著劑滲入。
  7. 如申請專利範圍第6項的黏膠膜，其中纖維網載體共有40%至80%的層厚度被黏著劑滲入。
  8. 如申請專利範圍第7項的黏膠膜，其中纖維網載體共有50%至75%的層厚度被黏著劑滲入。
  9. 如申請專利範圍第1或6項的黏膠膜，其中熱活化性黏著劑是以一或數種熱塑性聚合物為基。
  10. 一種如申請專利範圍第1至9項中任一項的熱活化性黏膠膜之用途，其係用於將金屬黏著在塑膠、玻璃、或金屬上。
  11. 如申請專利範圍第10項之用途，其係應用於電子產品之構件的黏著。
  12. 如申請專利範圍第11項之用途，其係應用於通訊及/或娛樂性電子產品之構件的黏著。
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