WO2025201875A1 - Mehrlagiges klebeelement und verfahren zum lösen einer verklebung - Google Patents

Mehrlagiges klebeelement und verfahren zum lösen einer verklebung

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WO2025201875A1
WO2025201875A1 PCT/EP2025/056687 EP2025056687W WO2025201875A1 WO 2025201875 A1 WO2025201875 A1 WO 2025201875A1 EP 2025056687 W EP2025056687 W EP 2025056687W WO 2025201875 A1 WO2025201875 A1 WO 2025201875A1
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adhesive layer
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Klaus KEITE-TELGENBÜSCHER
Arne Koops
Shuang Wang
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Definitions

  • Joining separate elements is one of the central processes in manufacturing technology. Along with other methods such as welding and soldering, bonding, i.e., joining using an adhesive, is becoming increasingly important.
  • the corresponding multi-layer adhesive elements are provided with an additional release layer adjacent to at least one of the adhesive layers, which is designed to absorb electromagnetic radiation provided by a laser, resulting in a local energy input into the release layer, which leads to the structural integrity of the release layer is reduced, for example through decomposition of the processed release material, through melting or sublimation.
  • the loss of structural integrity of the release layer also weakens or even completely eliminates the bond between the adhesive layer arranged on top of it and the remaining parts of the multi-layer adhesive element. This means that the bond can be weakened or eliminated by treatment with a laser beam, allowing easy removal of the bond.
  • the multilayer adhesive elements known from the prior art are already considered very advantageous from a manufacturing perspective, there is still a need for improvements in other aspects.
  • One disadvantage of the multilayer adhesive elements known from the prior art is that at least one of the adhesive layers must be permeable to the laser radiation used for treatment and, according to prevailing opinion, even largely transparent. Such transparency, which is usually accompanied by transparency in the visible wavelength range, is often undesirable for the optical appearance of the bond, since in many applications the adhesive joint should not be visible from the outside.
  • the prior art teaches the coloring of the adhesive mass present in the adhesive layer with an infrared-transparent dye. This makes it possible to change the layer's transmission in the visible light range while simultaneously maintaining its processability with an IR laser.
  • the primary object of the present invention was to eliminate or at least reduce the disadvantages of the prior art.
  • a multi-layer adhesive element which comprises a release layer between the two adhesive layers, which has an absorption at at least one release wavelength AT, so that the energy input into the release material required for the attenuation is possible if at least one of the adhesive layers is designed as a translucent adhesive layer, which is at least partially transparent to laser beams of the release wavelength AT but furthermore has a specific “haze value”, ie a scattering for visible light, as described in the claims.
  • Particularly preferred embodiments of the invention are disclosed in the exemplary embodiments. Particularly preferred embodiments of the invention accordingly comprise two or more, preferably three or more, and most preferably four or more, of the preferred features of the invention disclosed below, which are also implemented in the exemplary embodiments.
  • the invention particularly relates to a multi-layer adhesive element comprising: i) a first adhesive layer comprising a first adhesive, ii) a second adhesive layer comprising a second adhesive, and iii) a release layer arranged between the first adhesive layer and the second adhesive layer, comprising a release material, wherein the separation material has an absorption for laser radiation of at least one separation wavelength AT, so that an energy input into the separation material by means of laser radiation of the separation wavelength AT is possible, wherein the separation wavelength AT is in the range from 100 to 11000 nm, wherein the separation layer is designed such that the connection between a first part of the multilayer adhesive element comprising the first adhesive layer and a second part of the multilayer adhesive element comprising the second adhesive layer can be weakened or eliminated at least in sections as a result of an energy input into the separation material by means of laser radiation of the separation wavelength AT, wherein the first adhesive layer and/or the second adhesive layer is a translucent adhesive layer, wherein the translucent adhesive layer is at least partially permeable to laser radiation of the
  • the invention relates to a multilayer adhesive element, wherein the person skilled in the art understands that this multilayer adhesive element is designed to create a bond between two substrates, in particular a permanent bond, which can subsequently be weakened or completely eliminated by treating the release layer with a laser.
  • Corresponding adhesive elements according to the invention can in principle take on a variety of forms and can also be used, for example, in the form of adhesive labels or die-cut lengths. For the vast majority of cases, however, a design as an adhesive tape is optimal for the respective application requirements. For most applications, a multilayer adhesive element according to the invention is preferred, wherein the multilayer adhesive element is an adhesive tape.
  • the multilayer adhesive element according to the invention comprises two adhesive layers, each of which, in accordance with the expert's expectations, has an adhesive composition, thus constituting a double-sided adhesive element.
  • the adhesive layers can, in principle, be designed analogously to the adhesive compositions known from the prior art with regard to their adhesive properties. In the inventors' opinion, it is preferable to implement the adhesive layers as pressure-sensitive adhesive layers, which advantageously makes it possible to achieve immediate adhesion during the production of adhesive bonds.
  • the pressure-sensitive adhesive configuration is particularly preferred in cases where the adhesives are also implemented as reactive adhesives. Such reactive pressure-sensitive adhesives are well known to those skilled in the art and can be cured by external energy input, and in the cured state, can function, in particular, as structural adhesives.
  • a multilayer adhesive element according to the invention is preferred, wherein the first adhesive layer and/or the second adhesive layer, preferably the first adhesive layer and the second adhesive layer, is a pressure-sensitive adhesive layer, and/or wherein the first adhesive and/or the second adhesive, preferably the first adhesive and the second adhesive, is a pressure-sensitive adhesive.
  • a pressure-sensitive adhesive is an adhesive that has pressure-sensitive adhesive properties, i.e. the ability to form a permanent bond to a substrate even under relatively light pressure.
  • Corresponding pressure-sensitive adhesive tapes are generally permanently tacky even at room temperature, which means that they exhibit a certain viscosity and tackiness, so that they wet the surface of a substrate even under light pressure.
  • a pressure-sensitive adhesive can be regarded as an extremely highly viscous liquid with an elastic component, which consequently exhibits characteristic viscoelastic properties that lead to the permanent tackiness and pressure-sensitive adhesive capacity described above.
  • first adhesive and/or the second adhesive is a reactive pressure-sensitive adhesive, preferably a radiation-curable reactive adhesive, particularly preferably based on epoxides.
  • Reactive adhesives are well known to those skilled in the art. Due to their ability to cure, the reactive adhesive can function as a structural adhesive after curing. According to DIN EN 923: 2006-01, structural adhesives are demonstrably suitable for the production of load-bearing structures in which the bonded joint can be subjected to a high percentage of the maximum breaking force over extended periods without failure (according to the ASTM definition: "bonding agents used for transferring required loads between adherends exposed to service environments typical for the structure involved"). These are therefore adhesives for highly stressable bonds that contribute to the strengthening of the adhesive tapes when cured.
  • poly(meth)acrylate- and polyurethane-based adhesives are particularly suitable for use in corresponding multilayer adhesive elements, since they allow the desired optical properties to be achieved particularly well, with particular preference being given to using the same types of adhesives in both adhesive layers. Consequently, a multilayer adhesive element according to the invention is preferred, wherein the first adhesive and/or the second adhesive, preferably the first adhesive and the second adhesive, comprise one or more adhesive polymers selected from the group consisting of poly(meth)acrylates and polyurethanes.
  • the adhesive layers can in principle also comprise other components in addition to the relevant adhesive.
  • the inventors consider it preferable for essentially all embodiments if the adhesive layer consists as largely as possible only of the respective adhesive.
  • a multilayer adhesive element according to the invention is preferred, wherein the first adhesive layer consists of a mass fraction of 80% or more, preferably of 90% or more, particularly preferably of 95% or more, very particularly preferably of essentially 100% of the first adhesive, based on the mass of the first adhesive layer, and/or wherein the second adhesive layer consists of a mass fraction of 80% or more, preferably of 90% or more, particularly preferably of 95% or more, very particularly preferably of essentially 100% of the second adhesive, based on the mass of the second adhesive layer.
  • colorants can, at least in principle, also be used in the adhesive layers to further influence the optical absorption behavior.
  • a multilayer adhesive element according to the invention is therefore preferred, wherein the first adhesive layer and/or the second adhesive layer, preferably the first adhesive layer and the second adhesive layer, comprise one or more colorants, in particular dyes, wherein the colorants exhibit essentially no absorption for electromagnetic radiation of the separation wavelength AT.
  • An essential component of the adhesive elements according to the invention is the layer intended for laser weakening, which is referred to in the present invention as the release layer, which expresses that this release layer enables or promotes the separation of a portion of the multilayer adhesive element.
  • This release layer comprises a release material that has sufficient absorption at least at a release wavelength XT, so that energy can be introduced into the release material by means of laser radiation of this release wavelength XT.
  • a multilayer adhesive element according to the invention is preferred, wherein the release layer has a transmission of 30% or less, preferably 20% or less, particularly preferably 10% or less, very particularly preferably 5% or less, for laser radiation of the release wavelength AT impinging orthogonally on the surface of the release layer and passing through the release layer along the direction of the smallest thickness extension, measured according to ASTM D 1003-21 (2021).
  • the separation material is selected such that its structural integrity can be reduced or completely eliminated by the energy input of the laser, for example, by liquefaction, evaporation, sublimation, or thermal decomposition.
  • the reduction in structural integrity regardless of the actual mechanism, is also simply referred to as laser weakening.
  • the separation layer comprising the separation material is designed such that, as a result of the energy input into the separation material and the resulting reduction in the structural integrity of the separation material, the connection is weakened. between the parts of the multi-layer adhesive element which comprise the first adhesive layer and the second adhesive layer, respectively.
  • the formulation chosen within the scope of the present invention that the release layer as a whole—and not just the release material—is designed to enable this separation, takes into account the fact that it would be at least theoretically conceivable to form the release layer only partially from the release material and to combine this, for example, with other materials in the form of support structures.
  • a particularly advantageous embodiment which is particularly efficient to manufacture, results when the release layer is formed as largely as possible from the release material, which advantageously also leads to the separation being able to take place not only in sections, but essentially over the entire surface of the release layer.
  • a multilayer adhesive element according to the invention wherein the release layer consists of the release material to a mass fraction of 80% or more, preferably 90% or more, particularly preferably 95% or more, very particularly preferably essentially 100%, based on the mass of the release layer.
  • a multi-layer adhesive element according to the invention is preferred, wherein the release layer is designed such that the connection between the first part of the multi-layer adhesive element comprising the first adhesive layer and the second part of the multi-layer adhesive element comprising the second adhesive layer can be weakened or eliminated, preferably essentially completely, over the entire surface of the release layer as a result of an energy input into the release material by means of laser radiation of the release wavelength AT.
  • the present invention can use materials that are known from the prior art and have been extensively discussed therein.
  • metallic and oxide separation layers for example made of aluminum or aluminum oxide
  • plastic layers is particularly important, which can advantageously be applied and cured in the form of lacquers.
  • a preferred method according to the invention is The release material is selected from the group consisting of metallic materials and plastics.
  • the release layer is a metallic or oxide release layer, and/or wherein the release material is selected from the group consisting of metals, preferably aluminum, and metal oxides, preferably aluminum oxide.
  • an example is a multilayer adhesive element according to the invention, wherein the release material is selected from the group consisting of cured lacquers, preferably radiation-cured lacquers.
  • the desired absorption property can be adjusted by using suitable and, in principle, known laser absorbers.
  • the laser absorber is selected by the person skilled in the art, particularly in light of the separation wavelengths XT that are particularly interesting for subsequent use in laser treatment.
  • An additional or alternative example is a multilayer adhesive element according to the invention, wherein the one or more laser absorbers are selected from the group consisting of black laser absorbers, in particular carbon black, and non-black laser absorbers, in particular oxide laser absorbers, for example titanium dioxide.
  • the inventors of the present invention have succeeded in identifying preferred ranges for the thickness of the release layers, with which multilayer adhesive elements can be obtained in practice, in which laser treatment of the release layer is reliably possible, wherein these ranges are particularly preferably combined with preferred thicknesses of the adhesive layers.
  • a multilayer adhesive element according to the invention is preferred, wherein the release layer has an average thickness in the range of 30 nm to 100 pm, preferably in the range of 40 nm to 50 pm, particularly preferably in the range of 50 nm to 20 pm.
  • a multi-layer adhesive element according to the invention wherein the multi-layer adhesive element additionally comprises: iv) one or more, preferably exactly one, carrier layers arranged between the release layer and the first adhesive layer or between the release layer and the second adhesive layer, wherein the release layer is preferably integrally connected to the carrier layer.
  • a multilayer adhesive element according to the invention is preferred, wherein the carrier layer is formed from a carrier material, wherein the carrier material is preferably selected from the group consisting of plastics, preferably polyethylene terephthalate, polyethylene, or polypropylene. Additionally or alternatively, a multilayer adhesive element according to the invention is preferred, wherein the carrier layer is a carrier film.
  • a multilayer adhesive element according to the invention wherein the carrier layer is a carrier layer that is at least partially, preferably essentially completely, permeable to laser radiation of the separation wavelength ⁇ T.
  • the release layer is materially bonded to the first adhesive layer and/or the second adhesive layer, wherein the release layer is preferably materially bonded to one or two translucent adhesive layers.
  • a translucency in the standard illuminant D65 is also given in the near infrared range, i.e. approximately 800 nm to 2000 nm, in which a large number of lasers operate, so that for the In the present invention, it is assumed that a measured translucency under standard illuminant D65 also applies to this range.
  • Lasers in the infrared range are preferably used for the subsequent laser treatment.
  • the separation wavelength ⁇ T is in the range from 400 to 5000 nm, preferably in the range from 800 to 2000 nm.
  • At least one of the adhesive layers is designed in a special form, which in the context of the present invention is referred to as a "translucent adhesive layer.”
  • These translucent adhesive layers are at least partially permeable to laser radiation of the release wavelength XT and, moreover, also have the "haze value" to be set according to the invention.
  • the inventors believe that it is preferable, particularly from a manufacturing perspective, to design both adhesive layers as translucent adhesive layers. Accordingly, a multilayer adhesive element according to the invention is preferred, wherein the first adhesive layer and the second adhesive layer are each a translucent adhesive layer.
  • the inventors recommend that the transmission at the release wavelength XT, i.e. the permeability, should be as high as possible.
  • the transmission can be determined according to ASTM D1003-21 (2021), which is known to those skilled in the art. Accordingly, a multilayer adhesive element according to the invention is preferred, wherein one or all, preferably all, of the translucent adhesive layers each have a transmission of 60% or more, preferably 70% or more, more preferably 80% or more, most preferably 90%, for radiation of the release wavelength AT incident orthogonally on the surface of the translucent adhesive layer and passing through the translucent adhesive layer along the direction of the smallest thickness extension, measured according to ASTM D1003-21 (2021) without correction for interfacial reflection losses.
  • a multi-layer adhesive element according to the invention is preferred, wherein one or all, preferably all, of the translucent adhesive layers are each designed for light radiation of all impinging orthogonally on the surface of the translucent adhesive layer and passing through the translucent adhesive layer along the direction of the smallest thickness extension Wavelengths in the range from 400 to 700 nm have a transmission of 60% or more, preferably 70% or more, particularly preferably 80% or more, most preferably 90%, measured according to ASTM D1003-21 (2021) with standard illuminant D65, without correction for interfacial reflection losses, for example with a Hazemeter from Byk of the Haze-Gard Dual type.
  • haze value is a parameter well known to those skilled in the art, which describes the proportion of transmitted light that is scattered forward at a large angle by the translucent adhesive layer. In other words, the haze value quantifies those structures in the surface or volume of the adhesive layers that interfere with clear visibility.
  • the method for measuring the haze value is described in ASTM D1003-21 (2021). Light type D65 is used. The standardized procedure according to "Procedure A" requires the measurement of four transmission measurements. The light transmittance is calculated for each transmission measurement.
  • the four transmittances are added together to determine the percentage haze value.
  • the haze value is measured using a BYK "Haze-Gard Dual" spectrophotometer. Light scattering in the translucent adhesive layers produces a white color impression.
  • a haze value of 10% is the lower limit, as at a lower haze value the whitish impression is barely present. 95%, on the other hand, is the upper limit, as the laser beam is widened so much that removal of the separation layer material becomes less reliable. Accordingly, there is a conflict of objectives between achieving a desired whitish impression and reliable removal of the separation layers, particularly for thicker separation layers. At high haze values, particularly advantageous degrees of whiteness are achieved while the desired laser treatment is fundamentally functional, while in the lower range particularly reliable removal of the separation layers is achieved. In the inventors' opinion, a particularly advantageous solution to this conflict of objectives arises in the medium value range.
  • a multilayer adhesive element according to the invention wherein one or all, preferably all, of the translucent adhesive layers each have a haze value measured according to ASTM D 1003-21 (2021) in the range from 15 to 80%, preferably in the range from 20 to 70%, particularly preferably in the range from 30 to 60%.
  • a multilayer adhesive element according to the invention wherein one or all, preferably all, of the translucent adhesive layers each have a haze value measured according to ASTM D 1003-21 (2021) in the range from 10 to 50%, preferably in the range from 15 to 45%, particularly preferably in the range from 20 to 40%.
  • a multilayer adhesive element according to the invention wherein one or all, preferably all, of the translucent adhesive layers each have a haze value measured according to ASTM D 1003-21 (2021) in the range from 50 to 80%, preferably in the range from 55 to 75%, particularly preferably in the range from 60 to 70%.
  • a multilayer adhesive element according to the invention wherein the adhesive compositions of the translucent adhesive layers comprise one or more particulate fillers, preferably in a combined mass fraction in the range from 1 to 15%, preferably in the range from 1 to 10%, particularly preferably in the range from 5 to 10%, based on the mass of the respective adhesive compositions.
  • a multilayer adhesive element according to the invention wherein the one or more particulate fillers are selected from the group consisting of fillers with an average particle size according to ISO 13320 - 2020-01 D50 in the range from 0.1 pm to 100 pm, preferably in the range from 1 pm to 80 pm, particularly preferably in the range from 10 pm to 50 pm. Additionally or alternatively, particularly preferred is a multilayer adhesive element according to the invention, wherein the one or more particulate fillers are selected from the group consisting of fillers with an average particle size according to ISO 13320-2020-01 D50 in the range from 0.5 to 20 pm, preferably in the range from 1 pm to 10 pm.
  • a multilayer adhesive element according to the invention is preferred, wherein the one or more particulate fillers are selected from the group consisting of fillers which are substantially non-absorbent for laser radiation of the separation wavelength AT, preferably at least partially transparent.
  • the refractive index is determined based on ISO 489:2022-03, Method A (measurement wavelength 589 nm), at a temperature of 20 °C and a relative humidity of 50%.
  • molded bodies are produced from meltable polymer particles using pressure and temperature. Cinnamon oil was used as the contact fluid for the measurement.
  • the refractive index is determined based on ISO 489:2022-03, Method B (measurement wavelength 589 nm).
  • a multilayer adhesive element according to the invention wherein the one or more particulate fillers are selected from the group consisting of fillers which are transparent or translucent to visible light, preferably transparent, whose refractive index, measured according to ISO 489:2022-03, differs from the refractive index of the surrounding adhesive matrix, preferably by 0.03 or more, particularly preferably by 0.08 or more, very particularly preferably by 0.12 or more.
  • a multilayer adhesive element according to the invention is generally preferred, wherein at least one of the particulate fillers is selected from the group consisting of polymeric filler particles, microcrystalline wax filler particles, solid polymer spheres, hollow polymer spheres, and amorphous silicon dioxide.
  • a multilayer adhesive element wherein at least one of the particulate fillers is selected from the group consisting of polymeric filler particles, preferably selected from the group consisting of filler particles made of polymethyl methacrylate (PMMA), silicone, polyethylene, polyurethane, and fluoropolymer.
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • silicone silicone
  • polyethylene polyethylene
  • polyurethane polyurethane
  • fluoropolymer fluoropolymer
  • the fluoropolymer is preferably selected from the group consisting of poly(hexafluoropropylene oxide) (PHFPO), fluorinated ethylene propylene polymer (FEP), poly(tetrafluoroethylene) (PTFE), poly(tetrafluoroethylene hexafluoropropylene vinylidene fluoride) (THV), perfluoroalkoxy polymer (PFA), poly(ethylene tetrafluoroethylene) (ETFE), Poly(chlorotrifluoroethylene) (PCTFE), poly(vinylidene fluoride) (PVDF) and poly(ethylenechlorotrifluorotheylene) (ECTFE) as well as their co- and terpolymers.
  • PPFPO poly(hexafluoropropylene oxide)
  • FEP fluorinated ethylene propylene polymer
  • PTFE poly(tetrafluoroethylene)
  • TSV poly(tetrafluoroethylene hexafluor
  • a multilayer adhesive element according to the invention is particularly preferred, wherein at least one of the particulate fillers is selected from the group consisting of filler particles made of microcrystalline wax.
  • Such waxes are offered, for example, under the trade name Ceridust F by Clariant, or Ceraflour by Byk.
  • the term "wax” refers to various products of plant, animal, or geological origin, which, in terms of their chemical basis, essentially consist of hydrocarbons, higher alcohols, acids, and esters. Regardless of the chemical composition, the classification of a wax is determined by its physical properties such as melting point, solubility, inertness, etc. The essential criteria are:
  • a multilayer adhesive element wherein at least one of the particulate fillers is selected from the group consisting of solid polymer spheres and hollow polymer spheres, in particular expanded microballoons, solid glass spheres, hollow glass spheres, and glass fibers.
  • Microballoons are elastic hollow spheres having a thermoplastic polymer shell. These spheres are filled with low-boiling liquids or liquefied gas. Polyacrylonitrile, PVDC, PVC, or polyacrylates are particularly used as shell materials.
  • a multi-layer adhesive element according to the invention because of the advantageous overall properties which can be achieved thereby, wherein at least one of the particulate Fillers are selected from the group consisting of hollow polymer spheres, in particular expanded microballoons.
  • a multilayer adhesive element wherein at least one of the particulate fillers is selected from the group consisting of amorphous silicon dioxide, preferably precipitated amorphous silicon dioxide and pyrogenic amorphous silicon dioxide, particularly preferably pyrogenic amorphous silicon dioxide.
  • a preferred embodiment which is particularly preferred with regard to an appealing white color impression, consists in that the release layer located beneath a translucent adhesive layer is designed with an at least partially reflective surface, so that visible light passing through the translucent adhesive layer onto the reflective surface of the release layer is reflected back through the translucent adhesive layer, whereupon scattering occurs again and a particularly advantageous white impression is created. This can be advantageously realized particularly when using metallic release materials.
  • a multi-layer adhesive element according to the invention is preferred, wherein the release layer has a reflective surface at least on the surface facing the translucent adhesive layer, which surface is designed to have a reflectometer value according to EN ISO 2813:1999 (standard illuminant C) at a measurement angle of 60° of more than 10, preferably more than 30, particularly preferably more than 50, and most particularly preferably more than 90.
  • EN ISO 2813:1999 standard illuminant C
  • the multilayer adhesive elements according to the invention are designed and intended to bond two substrates together.
  • the respective adhesive layers are bonded to the respective substrates in a material-to-material manner, namely via their pressure-sensitive adhesive properties and/or through the curing of a reactive adhesive.
  • the invention thus also relates to the use of a multi-layer adhesive element according to the invention for producing an adhesive composite comprising a first substrate and a second substrate, wherein the multi-layer adhesive element is materially bonded to the first substrate via the first adhesive layer and materially bonded to the second substrate via the second adhesive layer for producing the adhesive composite.
  • first substrate and/or the second substrate comprise one or more colorants, in particular dyes, wherein the colorants preferably have essentially no absorption for electromagnetic radiation of the separation wavelength AT.
  • the invention also relates to an adhesive composite comprising:
  • a multi-layer adhesive element according to the invention arranged between the first substrate and the second substrate, wherein the multi-layer adhesive element is integrally bonded to the first substrate via the first adhesive layer and to the second substrate via the second adhesive layer, and wherein the first and/or the second substrate, at least the substrate connected to a translucent adhesive layer, is at least partially transparent to laser radiation of the separation wavelength AT.
  • an adhesive composite according to the invention is first provided, which can be provided in particular within the framework of a recycling process.
  • the release layer of the multilayer adhesive element is irradiated with laser radiation of the release wavelength XT.
  • Lasers suitable for this purpose and typical operating parameters of corresponding lasers are known to the person skilled in the art and are disclosed, for example, in the prior art cited above, to which reference is made here in addition to the following exemplary embodiments.
  • An example of a method according to the invention is one in which the laser radiation of the release wavelength ⁇ T is pulsed laser radiation, preferably with pulse durations in the range of picoseconds or femtoseconds.
  • a method according to the invention is preferred, wherein the dissolution of the connection created by the multi-layer adhesive element between the first substrate and the second substrate of the adhesive composite takes place substantially over the entire surface of the multi-layer adhesive element.
  • the reaction was reinitiated with 120 g of bis(4-tert-butylcyclohexyl) peroxydicarbonate. After a reaction time of 22 hours, the polymerization was terminated and the mixture was cooled to room temperature.
  • the solids content was adjusted to 50 wt.% by dilution with acetone.
  • a black-metallized PET film with a thickness of 12 ⁇ m was used.
  • the release layer consists of aluminum oxide and has a thickness of 100 nm.
  • the transmission of the layer is only about 20% compared to the laser wavelength used for lasering.
  • a layer of the adhesive films of Examples E1 to E6 was applied to both sides of the film. and comparative examples V1 and V2. The adhesive element thus produced is used to construct a test specimen for the push-out test, as disclosed below.
  • the push-out test which is well-known in the technical field and is disclosed, for example, in DE 102016207550 A1, is carried out.
  • This push-out test enables statements to be made about the bond strength of an adhesive product in the direction of the adhesive layer normal.
  • a circular first substrate with a diameter of 21 mm was bonded to a second substrate with the adhesive element to be tested.
  • the second substrate has a circular hole with a diameter of 9 mm.
  • the adhesive element also has a diameter of 21 mm and was cut or punched accordingly.
  • a cylindrical punch (7 mm diameter) clamped in a tensile testing machine is used to press through the hole in the second substrate onto the bond made up of the first substrate and the adhesive element, thereby exerting a force on the adhesive joint in the bond.
  • the second substrate is fixed in the tensile testing machine in such a way that it is supported/fixed as evenly as possible on all sides, while the first substrate can be freely pushed out by the punch.
  • the test speed is 10 mm/min.
  • the force recorded is the force at which the bond fails and the first substrate is detached from the second substrate.
  • the force is related to the bonded area (282 mm2 ), resulting in push-out strengths in units of N/ mm2 .
  • the test environment is 23 °C and 50% relative humidity, i.e. The results are averages of three individual tests.
  • the manufactured adhesive elements were tested in the push-out test both untreated and after laser treatment of the release layer.
  • a FAYb fiber laser
  • the laser is manufactured by SUNX/Panasonic Electric Works.
  • the laser is marketed under the designation LP-V10.
  • the laser is characterized by the parameters summarized in Table 3.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Adhesive Tapes (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Mehrlagiges Klebeelement, umfassend: i) eine erste Klebeschicht, ii) eine zweite Klebeschicht, und iii) eine Abtrennlage, umfassend ein Abtrennmaterial, wobei das Abtrennmaterial für Laserstrahlung zumindest einer Abtrenn-Wellenlänge λT eine Absorption aufweist, sodass ein Energieeintrag in das Abtrennmaterial mittels Laserstrahlung der Abtrenn-Wellenlänge λT möglich ist, wobei die Abtrenn-Wellenlänge λT im Bereich von 100 bis 11000 nm liegt, wobei die Abtrennlage so ausgelegt ist, dass die Verbindung zwischen einem die erste Klebeschicht umfassenden ersten Teil des mehrlagigen Klebeelements und einem die zweite Klebeschicht umfassenden zweiten Teil des mehrlagigen Klebeelements in Folge eines Energieeintrages in das Abtrennmaterial mittels Laserstrahlung der Abtrenn-Wellenlänge λT zumindest abschnittsweise geschwächt oder aufgehoben werden kann, wobei die erste Klebeschicht und/oder die zweite Klebeschicht eine transluzente Klebeschicht ist, wobei die transluzente Klebeschicht für Laserstrahlung der Abtrenn-Wellenlänge λT zumindest teilweise durchlässig ist, wobei die transluzente Klebeschicht einen Haze-Wert gemessen gemäß ASTM D 1003-21 (2021) im Bereich von 10 bis 95 % aufweist, und wobei das mehrlagiges Klebeelement so ausgelegt ist, dass Laserstrahlung der Abtrenn-Wellenlänge λT durch eine transluzente Klebeschicht hindurch auf die Abtrennlage auftreffen kann.

Description

Mehrlagiges Klebeelement und Verfahren zum Lösen einer Verklebung
Die Erfindung betrifft ein mehrlagiges Klebeelement, die Verwendung eines solchen mehrlagigen Klebeelementes zur Herstellung eines Klebeverbundes, den entsprechenden Klebeverbund sowie ein Verfahren zur Lösung eines solchen Klebeverbundes.
Das Fügen separater Elemente ist eines der zentralen Verfahren der Fertigungstechnik. Neben anderen Methoden, wie beispielsweise dem Schweißen und dem Löten, kommt dabei heutzutage insbesondere dem Kleben, d.h. dem Fügen unter Verwendung eines Klebstoffes, eine wichtige Bedeutung zu. Eine Alternative zur Verwendung formloser Klebstoffe, die beispielsweise aus einer Tube appliziert werden, stellen hierbei sogenannte Klebebänder dar, deren Klebewirkung auf den eingesetzten Klebemassen beruht. Der Einsatz von Klebebändern ist mit vielen Vorteilen verbunden, die diese Technologie für den Einsatz in vielen Industriezweigen, beispielsweise in der Elektronik- oder Fahrzeugindustrie prädestinieren.
In vorteilhafter Weise kann die mittels Klebebändern erzielbare Verbindung von Komponenten dabei bei Bedarf derart langlebig und belastbar ausgelegt werden, dass die entsprechenden Verklebungen nur mit erheblichem Aufwand wieder gelöst werden könnte. Solche haltbaren Verklebungen sind beispielsweise für „Touchpanel“, wie sie in Computerbildschirmen oder mobilen elektronischen Endgeräten zum Einsatz kommen, gewünscht. Auch wenn die Beständigkeit der Verklebung während des Einsatzes entsprechender Produkte regelmäßig als essentiell empfunden wird, ergeben sich am Lebenszeitende entsprechender Produkte durch die starke Verklebung auch Probleme. Die nur schwer zu lösende Verklebung steht nämlich in vielen Fällen einer zeit- und kosteneffizienten Aufbereitung der Produkte und einem effizienten Recycling im Wege, beispielsweise erschwert die Verklebung die Separation der unterschiedlichen Materialien, beispielsweise des Displays von Kunststoffteilen des Gehäuses.
Um diesem Problem zu begegnen, wurden in der Vergangenheit innovative mehrlagige Klebeelemente vorgeschlagen, durch die die vorstehend beschriebene Problematik zumindest teilweise umgangen werden kann. Die entsprechenden mehrlagigen Klebeelemente werden dabei angrenzend an zumindest eine der Klebeschichten mit einer zusätzlichen Abtrennschicht ausgerüstet, welche so ausgestaltet wird, dass diese elektromagnetische Strahlung, welche von einem Laser bereitgestellt wird, absorbieren kann, sodass es zu einem lokalen Energieeintrag in die Abtrennschicht kommt, welcher dazu führt, dass die strukturelle Integrität der Abtrennschicht reduziert wird, beispielsweise durch eine Zersetzung des verarbeiteten Abtrennmaterials, durch einen Schmelzvorgang oder eine Sublimation. Durch den strukturellen Integritätsverlust der Abtrennschicht wird auch die Verbundhaftung der darauf angeordneten Klebeschicht zu den restlichen Teilen des mehrlagigen Klebeelementes geschwächt beziehungsweise sogar komplett aufgehoben, sodass die Verklebung durch Behandlung mit einem Laserstrahl derart geschwächt oder aufgehoben werden kann, dass ein einfaches Lösen der Verklebung ermöglicht wird. Hierdurch kann die Wiederverwertung und das Recycling entsprechender Produkte deutlich zeit- und kosteneffizienter ausgeführt werden, wobei auch schwer zugängliche Verklebungen getrennt werden können. Dieser Ansatz macht sich somit in anderen Worten das Konzept zunutze, dass das mehrlagige Klebeelement mit einer tiefer liegenden Zwischenschicht ausgerüstet wird, deren strukturelle Integrität mit einem Laser selektiv aufgelöst werden kann. Umfassende Informationen zu entsprechenden mehrlagigen Klebeelementen und zum technologischen Hintergrund sind beispielsweise in der DE 102020209557 A1 , der DE 102021207161 A1 , der DE102021 134447 A1 und der DE102022105185 A1 offenbart.
Auch wenn die aus dem Stand der Technik bekannten mehrlagigen Klebeelemente aus fertigungstechnischer Hinsicht bereits als sehr vorteilhaft empfunden werden, besteht hinsichtlich anderer Aspekte weiter Bedarf nach Verbesserungen. Ein Nachteil der aus dem Stand der Technik bekannten mehrlagigen Klebeelemente ist nämlich, dass zumindest eine der Klebeschichten für die zur Behandlung verwendete Laserstrahlung durchlässig und nach herrschender Meinung sogar weitgehend transparent sein muss. Eine solche Transparenz, welche zumeist auch mit einer Transparenz im sichtbaren Wellenlängenbereich einhergeht, ist für die optische Erscheinung der Verklebung oft jedoch nicht gewünscht, da in vielen Anwendungen die Klebefuge von außen nicht sichtbar sein soll. Als Lösung zur Umsetzung dieser Anforderung wird im Stand der Technik die Einfärbung der in der Klebeschicht vorgelegten Klebemasse mit einem infrarottransparenten Farbstoff gelehrt, wodurch es möglich ist, die Schicht im sichtbaren Bereich des Lichtes hinsichtlich ihrer Transmission zu verändern, gleichzeitig jedoch die Bearbeitbarkeit mit einem IR-Laser zu bewahren. Entsprechende infrarottransparente Farbstoffe sind heutzutage vor allem in der Farbe Schwarz verfügbar und werden als in der Klebemasse gelöste Farbstoffe eingesetzt. Grundsätzlich sind jedoch auch nicht-schwarze, infrarottransparente Farbstoffe denkbar, wie sie beispielsweise in der WO 2021200293 A1 , der EP 3805822 A1 , der US 10934443 B2 oder der JP 20171 16955 A offenbart sind.
Diese Lösung wird jedoch zuweilen als verbesserungswürdig empfunden. Mit Blick auf die Verarbeitbarkeit werden durch die im Bereich des sichtbaren Lichts absorbierenden Farbstoffe die Nutzbarkeit von Lasern mit Wellenlängen unterhalb des infraroten Bereichs eingeschränkt, insbesondere bei Einsatz der dominanten schwarzen Farbstoffe. Darüber hinaus besteht im Bereich der Technik jedoch auch eine sehr große Nachfrage nach der Farbe Weiß für die Klebeschichten. Für die Umsetzung der entsprechenden mehrlagigen Klebeelemente mit weißen Klebeschichten gibt es im Stand der Technik keine zufriedenstellende Lösung, da die üblicherweise eingesetzten Weißpigmente in den üblichen Mengenbereichen die Bearbeitbarkeit der unterliegenden Schichten mittels Laser nachteilig beeinflussen.
Darüber hinaus besteht ein stetes Interesse daran, die Schwächbarkeit der Abtrennschicht in entsprechenden mehrlagigen Klebeelementen auch grundsätzlich weiter zu verbessern, um die benötigte Bestrahlungszeit und/oder Bestrahlungsleistung für eine zufriedenstellende Lösung der Verklebung möglichst weitgehend zu reduzieren.
Die primäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen oder zumindest zu verringern.
Insbesondere war es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein mehrlagiges Klebeelement anzugeben, welches einerseits eine dauerhafte und sichere Verklebung zweier Bauteile miteinander ermöglicht, andererseits im Bedarfsfall jedoch eine saubere und sichere Trennung der Bauteile mittels Laserbehandlung ermöglicht, wobei das mehrlagige Klebeelement dabei im Verbund eine weißliche optische Erscheinung bieten soll.
Es war eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dass das anzugebende mehrlagige Klebeelement mit elektromagnetischer Strahlung in einem breiten Wellenlängenbereich schwächbar sein sollte, um somit eine hohe Flexibilität bei der Wahl der zu nutzenden Laser zu ermöglichen.
Darüber hinaus war es eine Aufgabe der vorlegenden Erfindung, die Schwächbarkeit der Abtrennschicht in entsprechenden mehrlagigen Klebeelementen weiter zu verbessern, um die benötigte Bestrahlungszeit und/oder Bestrahlungsleistung für eine zufriedenstellende Auflösung der Verklebung möglichst weitgehend zu reduzieren.
Es war eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verwendung eines entsprechenden mehrlagigen Klebeelements bei der Herstellung eines Klebeverbundes anzugeben sowie einen entsprechenden Klebeverbund bereitzustellen.
Darüber hinaus war es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Auflösung eines solchen Klebeverbundes bereitzustellen.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben nunmehr gefunden, dass sich die vorstehend beschriebenen Aufgaben lösen lassen, wenn ein mehrlagiges Klebeelement bereitgestellt wird, welches zwischen den zwei Klebeschichten eine Abtrennlage umfasst, welche bei zumindest einer Abtrenn- Wellenlänge AT eine Absorption aufweist, sodass der für die Schwächung benötigte Energieeintrag in das Abtrennmaterial möglich ist, wenn zumindest eine der Klebeschichten als transluzente Klebeschicht ausgeführt wird, welche für Laserstrahlen der Abtrenn-Wellenlänge AT zumindest teilweise durchlässig ist, darüber hinaus jedoch einen spezifischen „Haze-Wert“, d.h. eine Streuung für sichtbares Licht, aufweist, wie es in den Ansprüchen beschrieben ist.
In vorteilhafter Weise lassen sich auf diese Weise mehrlagige Klebeelemente erhalten, welche im Verbund eine weißliche optische Erscheinung bieten, wobei die unterliegende Abtrennschicht in vorteilhafter Weise über einen breiten Wellenlängenbereich hindurch behandelbar bleibt, sodass damit erzeugte Klebeverbunde zuverlässig gelöst werden können. Überraschenderweise wurde dabei gefunden, dass der Haze der Klebeschichten -entgegen der eigentlichen Erwartung des Fachmannes- die Schwächbarkeit der strukturellen Integrität sogar verbessert. Ohne an diese Theorie gebunden sein zu wollen gehen die Erfinder davon aus, dass eine Streuung des Laserstrahls zu einer verbesserten flächigen Behandlung der unterliegenden Abtrennschicht führt und nicht, wie vom Fachmann erwartet, eine Fokussierung der eingestrahlten Laserenergie.
Die vorstehend genannten Aufgaben werden somit durch den Gegenstand der Erfindung gelöst, wie er in den Ansprüchen definiert ist. Bevorzugte erfindungsgemäße Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und den nachfolgenden Ausführungen.
Solche Ausführungsformen, die nachfolgend als bevorzugt bezeichnet sind, werden in besonders bevorzugten Ausführungsformen mit Merkmalen anderer als bevorzugt bezeichneter Ausführungsformen kombiniert. Ganz besonders bevorzugt sind somit Kombinationen von zwei oder mehr der nachfolgend als besonders bevorzugt bezeichneten Ausführungsformen. Ebenfalls bevorzugt sind Ausführungsformen, in denen ein in irgendeinem Ausmaß als bevorzugt bezeichnetes Merkmal einer Ausführungsform mit einem oder mehreren weiteren Merkmalen anderer Ausführungsformen kombiniert wird, die in irgendeinem Ausmaß als bevorzugt bezeichnet werden. Merkmale bevorzugter Klebeverbunde, Verfahren und Verwendungen ergeben sich aus den Merkmalen bevorzugter mehrlagiger Klebeelemente.
Insbesondere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Ausführungsbeispielen offenbart. Besonders bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung weisen entsprechend zwei oder mehr, bevorzugt drei oder mehr, ganz besonders bevorzugt vier oder mehr, der nachfolgend offenbarten bevorzugten Merkmale der Erfindung auf, welche auch in den Ausführungsbeispielen realisiert sind.
Die Erfindung betrifft insbesondere ein mehrlagiges Klebeelement, umfassend: i) eine erste Klebeschicht, umfassend eine erste Klebemasse, ii) eine zweite Klebeschicht, umfassend eine zweite Klebemasse, und iii) eine zwischen der ersten Klebeschicht und der zweiten Klebeschicht angeordnete Abtrennlage, umfassend ein Abtrennmaterial, wobei das Abtrennmaterial für Laserstrahlung zumindest einer Abtrenn-Wellenlänge AT eine Absorption aufweist, sodass ein Energieeintrag in das Abtrennmaterial mittels Laserstrahlung der Abtrenn- Wellenlänge AT möglich ist, wobei die Abtrenn-Wellenlänge AT im Bereich von 100 bis 1 1000 nm liegt, wobei die Abtrennlage so ausgelegt ist, dass die Verbindung zwischen einem die erste Klebeschicht umfassenden ersten Teil des mehrlagigen Klebeelements und einem die zweite Klebeschicht umfassenden zweiten Teil des mehrlagigen Klebeelements in Folge eines Energieeintrages in das Abtrennmaterial mittels Laserstrahlung der Abtrenn-Wellenlänge AT zumindest abschnittsweise geschwächt oder aufgehoben werden kann, wobei die erste Klebeschicht und/oder die zweite Klebeschicht eine transluzente Klebeschicht ist, wobei die transluzente Klebeschicht für Laserstrahlung der Abtrenn-Wellenlänge AT zumindest teilweise durchlässig ist, wobei die transluzente Klebeschicht einen Haze-Wert gemessen gemäß ASTM D 1003-21 (2021 ) im Bereich von 10 bis 95 % aufweist, und wobei das mehrlagiges Klebeelement so ausgelegt ist, dass Laserstrahlung der Abtrenn-Wellenlänge AT durch eine transluzente Klebeschicht hindurch auf die Abtrennlage auftreffen kann.
Die Erfindung betrifft ein mehrlagiges Klebeelement, wobei der Fachmann versteht, dass dieses mehrlagige Klebeelement dazu eingerichtet ist, eine Verklebung zwischen zwei Substraten zu erzeugen, insbesondere eine dauerhafte Verklebung, welche anschließend durch Behandlung der Abtrennschicht mittels eines Lasers geschwächt oder komplett aufgehoben werden kann. Entsprechende erfindungsgemäße Klebeelemente können dabei grundsätzlich eine Vielzahl von Formen annehmen und beispielsweise auch in der Form von Klebeetiketten oder Stanzlängen eingesetzt werden. Für die weit überwiegende Zahl der Fälle ist jedoch eine Ausgestaltung als Klebeband für die jeweiligen Anwendungserfordernisse optimal. Bevorzugt ist für die meisten Anwendungen entsprechend ein erfindungsgemäßes mehrlagiges Klebeelement, wobei das mehrlagige Klebeelement ein Klebeband ist.
Das erfindungsgemäße mehrlagige Klebeelement umfasst zwei Klebeschichten, welche in Übereinstimmung mit der fachmännischen Erwartung jeweils eine Klebemasse aufweisen, so dass es sich um ein doppelseitiges Klebeelement handelt. Die Klebeschichten können dabei hinsichtlich ihrer klebtechnischen Eigenschaften grundsätzlich analog zu den aus dem Stand der Technik bekannten Klebemassen ausgeführt werden. Nach Einschätzung der Erfinder ist es bevorzugt, die Klebeschichten als Haftklebeschichten auszuführen, wodurch es in vorteilhafter Weise möglich wird, während der Herstellung von Klebeverbunden eine Soforthaftung zu erreichen. Die haftklebrige Ausgestaltung ist dabei insbesondere in solchen Fällen bevorzugt, in denen die Klebemassen darüber hinaus auch als reaktive Klebemassen ausgeführt werden. Entsprechende reaktive Haftklebemassen sind dem Fachmann im Bereich der Technik umfassend vertraut und können durch externe Energiezufuhr ausgehärtet werden, und im ausgehärteten Zustand insbesondere als Strukturklebstoff fungieren. Die Kombination einer Aushärtbarkeit mit haftklebrigen Eigenschaften ermöglicht es in vorteilhafter Weise, vor der Aushärtung der Haftklebemasse eine Soforthaftung zu erreichen und darüber hinaus während des Aushärteprozesses die Positionierung des mehrlagigen Klebeelementes zu gewährleisten. Bevorzugt ist entsprechend ein erfindungsgemäßes mehrlagiges Klebeelement, wobei die erste Klebeschicht und/oder die zweite Klebeschicht, bevorzugt die erste Klebeschicht und die zweite Klebeschicht, eine Haftklebeschicht ist, und/oder wobei die erste Klebemasse und/oder die zweite Klebemasse, bevorzugt die erste Klebemasse und die zweite Klebemasse, eine Haftklebemasse ist.
Eine Haftklebemasse ist in Übereinstimmung mit dem fachmännischen Verständnis eine Klebemasse, die über haftklebrige Eigenschaften verfügt, d.h. über die Eigenschaft, bereits unter relativ schwachem Andruck eine dauerhafte Verbindung zu einem Haftgrund einzugehen. Entsprechende Haftklebebänder sind in der Regel schon bei Raumtemperatur permanent eigenklebrig, was bedeutet, dass sie eine gewisse Viskosität und Anfassklebrigkeit aufweisen, sodass sie die Oberfläche eines Untergrunds bereits bei geringem Andruck benetzen. Ohne an diese Theorie gebunden sein zu wollen, wird häufig davon ausgegangen, dass eine Haftklebemasse als extrem hochviskose Flüssigkeit mit einem elastischen Anteil betrachtet werden kann, die demzufolge charakteristische viskoelastische Eigenschaften aufweist, die zu der vorstehend beschriebenen dauerhaften Eigenklebrigkeit und Haftklebefähigkeit führen. Man geht davon aus, dass es bei entsprechenden Haftklebemassen bei mechanischer Deformation sowohl zu viskosen Fließprozessen als auch zum Aufbau elastischer Rückstellkräfte kommt. Der anteilige viskose Fluss dient dabei zur Erzielung von Adhäsion, während die anteiligen elastischen Eigenschaften insbesondere zur Erzielung von Kohäsion notwendig sind. Die Zusammenhänge zwischen der Rheologie und der Haftklebrigkeit sind im Stand der Technik bekannt und beispielsweise in „Satas, Handbook of Pressure Sensitive Adhesives Technology“, Third Edition, (1999), Seiten 153 bis 203, beschrieben. Zur Charakterisierung des Maßes an elastischem und viskosem Anteil werden üblicherweise der Speichermodul (G‘) und der Verlustmodul (G“) herangezogen, die mittels dynamisch mechanischer Analyse (DMA), beispielsweise unter Verwendung eines Rheometers, ermittelt werden können, wie es beispielsweise in der WO 2015/189323 A1 offenbart wird. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird eine Klebemasse vorzugsweise dann als haftklebrig und somit als Haftklebemasse verstanden, wenn bei einer Temperatur von 23 °C im Deformationsfrequenzbereich von 10° bis 101 rad/sec G‘ und G“ jeweils zumindest zum Teil im Bereich von 103 bis 107 Pa liegen.
Besonders bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes mehrlagiges Klebeelement, wobei die erste Klebemasse und/oder die zweite Klebemasse, bevorzugt die erste Klebemasse und die zweite Klebemasse, eine reaktive Haftklebemasse ist, bevorzugt eine strahlungshärtbare reaktive Klebemasse, besonders bevorzugt auf der Basis von Epoxiden.
Reaktive Klebemassen sind dem Fachmann aus dem Stand der Technik umfassend bekannt. Durch die Möglichkeit zur Härtung kann die reaktive Klebemasse nach der Härtung als Strukturklebstoff fungieren. Nach DIN EN 923: 2006-01 sind Strukturklebstoffe nachweisbar geeignet zur Herstellung lasttragender Konstruktionen, bei denen die Klebverbindung über längere Zeiträume mit einem hohen Prozentwert der maximalen Bruchkraft ohne Versagen beansprucht werden kann (nach ASTM-Definition: „bonding agents used for transferring required loads between adherends exposed to service environments typical for the structure involved"). Es sind also Klebstoffe für hoch beanspruchbare Klebungen, die im ausgehärteten Zustand zur Verfestigung der Klebebänder beitragen.
Nach Einschätzung der Erfinder eignen sich insbesondere Poly(meth)acrylat- und Polyurethan-basierte Klebemassen in besonderer Weise für den Einsatz in entsprechenden mehrlagigen Klebeelementen, da sich mit diesen die angestrebten optischen Eigenschaften besonders gut umsetzen lassen, wobei besonders bevorzugt in beiden Klebeschichten die gleichen Arten von Klebemassen eingesetzt werden. Bevorzugt ist folglich ein erfindungsgemäßes mehrlagiges Klebeelement, wobei die erste Klebemasse und/oder die zweite Klebemasse, bevorzugt die erste Klebemasse und die zweite Klebemasse, ein oder mehrere Klebmassenpolymere umfassen, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Poly(meth)acrylaten und Polyurethanen.
In Übereinstimmung mit dem fachmännischen Verständnis können die Klebeschichten neben der maßgeblichen Klebemasse prinzipiell auch andere Bestandteile umfassen. Insoweit erachten es die Erfinder jedoch für im Wesentlichen alle Ausführungsformen als bevorzugt, wenn die Klebeschicht jeweils möglichst weitgehend nur aus der jeweiligen Klebemasse besteht. Bevorzugt ist demgemäß ein erfindungsgemäßes mehrlagiges Klebeelement, wobei die erste Klebeschicht zu einem Massenanteil von 80 % oder mehr, bevorzugt von 90 % oder mehr, besonders bevorzugt von 95 % oder mehr, ganz besonders bevorzugt von im Wesentlichen 100 % aus der ersten Klebemasse besteht, bezogen auf die Masse der ersten Klebeschicht, und/oder wobei die zweite Klebeschicht zu einem Massenanteil von 80 % oder mehr, bevorzugt von 90 % oder mehr, besonders bevorzugt von 95 % oder mehr, ganz besonders bevorzugt von im Wesentlichen 100 % aus der zweiten Klebemasse besteht, bezogen auf die Masse der zweiten Klebeschicht. Auch wenn dies nach Einschätzung der Erfinder wegen der angestrebten Weißfärbung für viele Anwender nicht bevorzugt sein wird, können in den Klebeschichten zumindest prinzipiell auch Färbemittel eingesetzt werden, um das optische Absorptionsverhalten weiter zu beeinflussen. Für bestimmte Anwendungen bevorzugt ist folglich ein erfindungsgemäßes mehrlagiges Klebeelement, wobei die erste Klebeschicht und/oder die zweite Klebeschicht, bevorzugt die erste Klebeschicht und die zweite Klebeschicht, ein oder mehrere Färbemittel, insbesondere Farbstoffe, umfassen, wobei die Färbemittel für elektromagnetische Strahlung der Abtrenn-Wellenlänge AT im Wesentlichen keine Absorption aufweisen.
Den Erfindern ist es gelungen, für die Klebeschichten vorteilhafte Dicken anzugeben, mit denen insbesondere in der Ausgestaltung als transluzente Klebeschichten eine vorteilhafte Schwächbarkeit gewährleistet werden kann. Bevorzugt ist nämlich ein erfindungsgemäßes mehrlagiges Klebeelement, wobei die erste Klebeschicht und/oder die zweite Klebeschicht, bevorzugt die erste Klebeschicht und die zweite Klebeschicht, eine mittlere Dicke im Bereich von 4 bis 400 pm, bevorzugt im Bereich von 6 bis 200 pm, besonders bevorzugt im Bereich von 8 bis 100 pm, aufweist.
Ein wesentlicher Bestandteil der erfindungsgemäßen Klebeelemente, welcher die vorteilhafte Auflösbarkeit der erzeugten Verklebung mittels Laserbehandlung ermöglicht, ist die für die Schwächung mittels Laser vorgesehene Lage, welche im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Abtrennlage bezeichnet wird, wodurch ausgedrückt wird, dass diese Abtrennlage das Abtrennen eines Teils des mehrlagigen Klebeelements ermöglicht oder befördert. Diese Abtrennlage umfasst ein Abtrennmaterial, welches zumindest bei einer Abtrenn-Wellenlänge XT eine ausreichende Absorption aufweist, sodass ein Energieeintrag in das Abtrennmaterial mittels Laserstrahlung dieser Abtrenn-Wellenlänge XT möglich ist. Bevorzugt ist dabei ein erfindungsgemäßes mehrlagiges Klebeelement, wobei die Abtrennlage für orthogonal auf die Oberfläche der Abtrennlage auftreffende und entlang der Richtung der kleinsten Dickenausdehnung durch die Abtrennlage verlaufende Laserstrahlung der Abtrenn-Wellenlänge AT eine Transmission von 30 % oder weniger, bevorzugt 20 % oder weniger, besonders bevorzugt 10 % oder weniger, ganz besonders bevorzugt 5 % oder weniger, aufweist, gemessen gemäß ASTM D 1003-21 (2021 ).
Das Abtrennmaterial ist so ausgewählt, dass dessen strukturelle Integrität durch den Energieeintrag des Lasers verringert oder gänzlich aufgehoben werden kann, beispielsweise durch Verflüssigung, Verdampfung, Sublimation oder eine thermische Zersetzung. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird das Verringern der strukturellen Integrität unabhängig vom tatsächlichen Mechanismus vereinfacht auch als Laserschwächung bezeichnet. Die das Abtrennmaterial umfassende Abtrennlage ist so ausgelegt, dass es infolge eines Energieeintrages in das Abtrennmaterial und der dadurch bedingten abnehmenden strukturellen Integrität des Abtrennmaterials zu einer Schwächung der Verbindung zwischen den Teilen des mehrlagigen Klebeelements kommt, welche die erste Klebeschicht beziehungsweise die zweite Klebeschicht umfassen.
Die im Rahmen der vorliegenden Erfindung gewählte Formulierung, dass die Abtrennlage als Ganzes -und nicht etwa nur das Abtrennmaterial- so ausgelegt ist, um diese Auftrennung zu ermöglichen, trägt dem Umstand Rechnung, dass es zumindest theoretisch denkbar wäre, die Abtrennlage nur teilweise aus dem Abtrennmaterial auszubilden, und dieses beispielsweise mit anderen Materialien in der Form von Trägerstrukturen zu kombinieren. Nach Einschätzung der Erfinder ergibt sich eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung, die insbesondere besonders effizient zu fertigen ist, jedoch dann, wenn die Abtrennlage möglichst weitgehend aus dem Abtrennmaterial ausgebildet wird, was in vorteilhafter Weise auch dazu führt, dass die Auftrennung nicht nur abschnittsweise erfolgen kann, sondern im Wesentlichen über die gesamte Fläche der Abtrennlage. Bevorzugt ist demgemäß ein erfindungsgemäßes mehrlagiges Klebeelement, wobei die Abtrennlage zu einem Massenanteil von 80 % oder mehr, bevorzugt von 90 % oder mehr, besonders bevorzugt von 95 % oder mehr, ganz besonders bevorzugt von im Wesentlichen 100 %, aus dem Abtrennmaterial besteht, bezogen auf die Masse der Abtrennlage.
Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ ein erfindungsgemäßes mehrlagiges Klebeelement, wobei die Abtrennlage so ausgelegt ist, dass die Verbindung zwischen dem die erste Klebeschicht umfassenden ersten Teil des mehrlagigen Klebeelements und dem die zweite Klebeschicht umfassenden zweiten Teil des mehrlagigen Klebeelements in Folge eines Energieeintrages in das Abtrennmaterial mittels Laserstrahlung der Abtrenn-Wellenlänge AT im Wesentlichen über die gesamte Fläche der Abtrennlage hinweg geschwächt oder aufgehoben, bevorzugt im Wesentlichen vollständig aufgehoben, werden kann.
Der Fachmann versteht, dass es für die Funktionalität im Zuge der Laserbehandlung notwendig ist, dass das Abtrennmaterial zumindest bei der für das Abtrennen verwendeten Abtrenn-Wellenlänge XT eine Absorption aufweist, durch die ein Energieeintrag in das Abtrennmaterial möglich ist. In der Praxis wird das Abtrennmaterial jedoch in der weit überwiegenden Zahl der Fälle bei einer ganzen Bandbreite von Wellenlängen eine Absorption aufweisen, beispielsweise weil das Abtrennmaterial als schwarzes Abtrennmaterial ausgeführt wird.
Hinsichtlich der Materialauswahl für das Abtrennmaterial kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung auf die Materialien zurückgegriffen werden, welche aus dem Stand der Technik bekannt und dort umfassend diskutiert wurden. Neben metallischen und oxidischen Abtrennlagen, beispielsweise aus Aluminium oder Aluminiumoxid, kommen dabei insbesondere dem Einsatz von Kunststofflagen eine besondere Bedeutung zu, welche vorteilhafterweise in der Form von Lacken aufgetragen und ausgehärtet werden können. Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das Abtrennmaterial ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus metallischen Materialien und Kunststoffen. Beispielhaft ist zunächst ein erfindungsgemäßes mehrlagiges Klebeelement, wobei die Abtrennlage eine metallische oder oxidische Abtrennlage ist, und/oder, wobei das Abtrennmaterial ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Metallen, bevorzugt Aluminium, und Metalloxiden, bevorzugt Aluminiumoxid. Beispielhaft ist zusätzlich oder alternativ ein erfindungsgemäßes mehrlagiges Klebeelement, wobei das Abtrennmaterial ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus ausgehärteten Lacken, bevorzugt strahlengehärteten Lacken.
Beim Einsatz von Kunststoff-basierten Abtrennmaterialien kann die gewünschte Absorptionseigenschaft durch den Einsatz geeigneter und prinzipiell bekannter Laserabsorber eingestellt werden, wobei die Wahl des Laserabsorbers vom Fachmann insbesondere im Lichte der Abtrenn-Wellenlängen XT erfolgt, die für den späteren Einsatz in der Laserbehandlung besonders interessant sind. Beispielhaft ist zusätzlich oder alternativ ein erfindungsgemäßes mehrlagiges Klebeelement, wobei der eine oder die mehreren Laserabsorber ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus schwarzen Laserabsorbern, insbesondere Rußen, und nicht-schwarzen Laserabsorbern, insbesondere oxidischen Laserabsorbern, beispielsweise Titandioxid. Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes mehrlagiges Klebeelement, wobei das Abtrennmaterial einen oder mehrere Laserabsorber umfasst, bevorzugt in einem Massenanteil im Bereich von 1 bis 40 %, besonders bevorzugt im Bereich von 2 bis 7 % im Fall von schwarzen Laserabsorbern, insbesondere im Fall von Ruß oder im Bereich von 15 bis 40 % im Fall von nicht-schwarzen Laserabsorbern, insbesondere oxidischen Laserabsorbern, beispielsweise Titandioxid, wobei der oder die Laserabsorber bei der Abtrenn-Wellenlänge AT oder in einem Wellenlängenbereich von (AT - 30 nm) bis (AT + 30 nm), bevorzugt von (AT - 20 nm) bis (AT + 20 nm) einen Absorptionswert aufweist, der 50 % oder mehr, bevorzugt 70 % oder mehr, des maximalen Absorptionswertes im Wellenlängenbereich zwischen 100 und 1 1000 nm entspricht.
Den Erfindern der vorliegenden Erfindung ist es gelungen, für die Dicke der Abtrennlagen bevorzugte Bereiche zu identifizieren, mit denen sich in der Praxis mehrlagige Klebeelemente erhalten lassen, in denen die Laserbehandlung der Abtrennlage in zuverlässiger Weise möglich ist, wobei diese besonders bevorzugt mit bevorzugten Stärken der Klebeschichten kombiniert werden. Bevorzugt ist nämlich ein erfindungsgemäßes mehrlagiges Klebeelement, wobei die Abtrennlage eine mittlere Dicke im Bereich von 30 nm bis 100 pm, bevorzugt im Bereich von 40 nm bis 50 pm, besonders bevorzugt im Bereich von 50 nm bis 20 pm, aufweist.
Zumindest theoretisch wäre es denkbar, das mehrlagige Klebeelement ausschließlich aus den zwei Klebeschichten und der Abtrennlage aufzubauen. In diesem Fall würden die zwei Klebeschichten von der Abtrennlage zumindest teilweise -bzw. in der Praxis wohl zumeist weitgehend vollständig— voneinander separiert, sodass die Abtrennlage quasi als Träger fungieren kann, wie es aus doppelseitigen Klebeelementen bekannt ist. Ein entsprechender Aufbau ist nach Einschätzung der Erfinder jedoch weniger bevorzugt. Vielmehr ist es nach Einschätzung der Erfinder für im Wesentlichen alle Ausführungsformen deutlich bevorzugt, wenn das mehrlagige Klebeelement neben der Abtrennlage zwischen der ersten Klebeschicht und der zweiten Klebeschicht auch eine klassische Trägerlage umfasst. Hierdurch ist es möglich, die Abtrennlage vornehmlich auf das Erreichen vorteilhafter Schwächungseigenschaften einzustellen, ohne durch die Abtrennlage zudem die mechanischen Eigenschaften des mehrlagigen Klebeelementes einstellen zu müssen, da diese Einstellung durch die Trägerlage erfolgen kann. Bevorzugt ist entsprechend ein erfindungsgemäßes mehrlagiges Klebeelement, wobei das mehrlagige Klebeelement zusätzlich umfasst: iv) eine oder mehrere, bevorzugt genau eine, zwischen der Abtrennlage und der ersten Klebeschicht oder zwischen der Abtrennlage und der zweiten Klebeschicht angeordnete Trägerlagen, wobei die Abtrennlage bevorzugt stoffschlüssig mit der Trägerlage verbunden ist.
Bevorzugt ist dabei ein erfindungsgemäßes mehrlagiges Klebeelement, wobei die Trägerlage aus einem Trägermaterial ausgebildet ist, wobei das Trägermaterial bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Kunststoffen, bevorzugt Polyethylenterephthalat, Polyethylen oder Polypropylen. Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ ein erfindungsgemäßes mehrlagiges Klebeelement, wobei die Trägerlage eine Trägerfolie ist.
Der Fachmann versteht, dass es für die Nutzbarkeit der erfindungsgemäßen mehrlagigen Klebeelemente zielführend ist, dass eine gegebenenfalls vorhandene Trägerlage nicht verhindert, dass Laserstrahlung der Abtrenn-Wellenlänge XT durch eine der transluzenten Klebeschichten hindurch auf die Abtrennlage auftreffen kann. Um dies besonders effizient zu gewährleisten, schlagen die Erfinder vor, dass die Trägerlage entweder selbst so ausgelegt wird, dass diese für elektromagnetische Strahlung der Abtrenn-Wellenlänge XT zumindest teilweise durchlässig ist und zusätzlich oder alternativ lediglich auf einer Seite der Abtrennlage derart angeordnet ist, dass die Abtrennlage durch eine transluzente Klebeschicht hindurch bestrahlt werden kann, ohne dass die Trägerlage den Strahlengang blockiert. Bevorzugt ist somit ein erfindungsgemäßes mehrlagiges Klebeelement, wobei die Trägerlage eine für Laserstrahlung der Abtrenn-Wellenlänge AT zumindest teilweise, bevorzugt im Wesentlichen vollständig, durchlässige Trägerlage ist. Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ ein erfindungsgemäßes mehrlagiges Klebeelement, wobei die Abtrennlage stoffschlüssig mit der ersten Klebeschicht und/oder der zweiten Klebeschicht verbunden ist, wobei die Abtrennlage bevorzugt stoffschlüssig mit einer oder zwei transluzenten Klebeschichten verbunden ist.
Der Fachmann geht näherungsweise davon aus, dass eine Transluzenz in der Normlichtart D65, wie sie bei den Haze- bzw. Transmissions-Messungen zum Einsatz kommt, auch im nahen Infrarotbereich, also etwa 800 nm bis 2000 nm, in dem ein Vielzahl von Lasern arbeiten, gegeben ist, so dass für die hier vorliegende Erfindung davon ausgegangen wird, dass eine gemessene Transluzenz unter Normlichtart D65 auch für diesen Bereich vorliegt. Für die spätere Laserbehandlung werden bevorzugt Laser im infraroten Bereich verwendet. Auch wenn es als Vorteil der vorliegenden Erfindung gesehen werden kann, dass diese prinzipiell auch für tiefere Abtrenn-Wellenlängen XT eingesetzt werden kann, erachten die Erfinder eine Auslegung der erfindungsgemäßen mehrlagigen Klebeelemente auf größere Wellenlängen als vorteilhaft. Bevorzugt ist somit ein erfindungsgemäßes mehrlagiges Klebeelement, wobei die Abtrenn-Wellenlänge AT im Bereich von 400 bis 5000 nm, bevorzugt im Bereich von 800 bis 2000 nm, liegt.
Um zu gewährleisten, dass die zwischen den Klebeschichten angeordnete Abtrennlage mit der notwendigen Laserstrahlung der Abtrenn-Wellenlänge XT bestrahlt werden kann, um auf diese Weise einen erzeugten Verbund zu schwächen oder zu lösen, wird erfindungsgemäß zumindest eine der Klebeschichten in einer besonderen Form ausgeführt, welche im Rahmen der vorliegenden Erfindung als „transluzente Klebeschicht“ bezeichnet wird. Diese transluzenten Klebeschichten sind zumindest teilweise für Laserstrahlung der Abtrenn-Wellenlänge XT durchlässig und weisen darüber hinaus auch den erfindungsgemäß einzustellenden „Haze-Wert“ auf. Auch wenn es zumindest mit Blick auf die Gewährleistung der Laserbehandelbarkeit prinzipiell ausreichend wäre, lediglich eine der Klebeschichten als transluzente Klebeschicht auszuführen, ist es nach Einschätzung der Erfinder insbesondere auch unter fertigungstechnischen Aspekten bevorzugt, beide Klebeschichten als transluzente Klebeschichten auszuführen. Bevorzugt ist entsprechend ein erfindungsgemäßes mehrlagiges Klebeelement, wobei die erste Klebeschicht und die zweite Klebeschicht jeweils eine transluzente Klebeschicht sind.
Zur Gewährleistung einer energieeffizienten Laserbehandlung der Abtrennlage empfehlen die Erfinder, dass die Transmission bei der Abtrenn-Wellenlänge XT, d.h. die Durchlässigkeit, möglichst hoch sein sollte. Die Transmission lässt sich dabei gemäß der ASTM D1003-21 (2021 ) bestimmen, welche dem Fachmann bekannt ist. Bevorzugt ist entsprechend ein erfindungsgemäßes mehrlagiges Klebeelement, wobei eine oder sämtliche, bevorzugt sämtliche, der transluzenten Klebeschichten jeweils für orthogonal auf die Oberfläche der transluzenten Klebeschicht auftreffende und entlang der Richtung der kleinsten Dickenausdehnung durch die transluzente Klebeschicht verlaufende Strahlung der Abtrenn- Wellenlänge AT eine Transmission von 60 % oder mehr, bevorzugt 70 % oder mehr, besonders bevorzugt 80 % oder mehr, ganz besonders bevorzugt von 90 %, aufweist, gemessen gemäß ASTM D1003-21 (2021 ) ohne Korrektur von Grenzflächenreflexionsverlusten.
Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ ein erfindungsgemäßes mehrlagiges Klebeelement, wobei eine oder sämtliche, bevorzugt sämtliche, der transluzenten Klebeschichten jeweils für orthogonal auf die Oberfläche der transluzenten Klebeschicht auftreffende und entlang der Richtung der kleinsten Dickenausdehnung durch die transluzente Klebeschicht verlaufende Lichtstrahlung sämtlicher Wellenlängen im Bereich von 400 bis 700 nm eine Transmission von 60 % oder mehr, bevorzugt 70 % oder mehr, besonders bevorzugt 80 % oder mehr, ganz besonders bevorzugt von 90 %, aufweist, gemessen gemäß ASTM D1003-21 (2021 ) mit Normlichtart D65, ohne Korrektur von Grenzflächenreflexionsverlusten, beispielsweise mit einem Hazemeter der Firma Byk vom Typ Haze- Gard Dual.
Wie aus dem Adjektiv „transluzent“ der transluzenten Klebeschichten hervorgeht, sind diese zwar für elektromagnetische Strahlung der entsprechenden Wellenlängenbereiche zumindest teilweise durchlässig, jedoch sind sie nicht komplett transparent. Vielmehr wird wie vorstehend definiert ein bestimmter „Haze-Wert“ eingestellt. Der Haze-Wert ist eine dem Fachmann wohlbekannte Größe, welche den Anteil des transmittierten Lichtes beschreibt, der von der durchstrahlten transluzenten Klebeschicht nach vorne großwinklig gestreut wird. Mit anderen Worten quantifiziert der Haze-Wert solche Strukturen in der Oberfläche oder im Volumen der Klebeschichten, die die klare Durchsicht stören. Das Verfahren zur Messung des Haze-Wertes wird in der Norm ASTM D1003-21 (2021 ) beschrieben. Es wird die Lichtart D65 verwendet. Die normgemäße Durchführung gemäß dem „Procedure A“ erfordert die Messung von vier Transmissionsmessungen. Für jede Transmissionsmessung wird der Lichttransmissionsgrad berechnet. Die vier Transmissionsgrade werden zum prozentualen Haze-Wert verrechnet. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird der „Haze-Wert“ mit einem Spektralphotometer vom Typ „Haze-Gard Dual“ der Firma BYK gemessen. Durch die Lichtstreuung in den transluzenten Klebeschichten wird ein weißer Farbeindruck erhalten.
Überraschenderweise beeinträchtigt die Streuung des Lichts nicht die Wirksamkeit des Laserstrahls für den Abtrennprozess. Überraschend wurde sogar gefunden, dass durch die Streuung die Abtrennschicht wirksamer entfernt werden und damit das Ablösen verbessert werden kann.
Nach Einschätzung der Erfinder ist ein Haze-Wert von 10 % die untere Grenze, da bei einem geringeren Haze-Wert der weißliche Eindruck kaum mehr gegeben ist. 95 % sind hingegen die obere Grenze, da der Laserstrahl so weit aufgeweitet wird, dass die Entfernung des Materials der Abtrennschicht weniger zuverlässig wird. Entsprechend besteht ein Zielkonflikt zwischen dem Erreichen eines gewünschten weißlichen Eindrucks und einer zuverlässigen Entfernung der Abtrennschichten, insbesondere auch für dickere Abtrennschichten. Bei großen „Haze-Werten“ werden dabei bei grundsätzlicher Funktionalität der angestrebten Laserbehandlung besonders vorteilhafte Weißheitsgrade erreicht, während im unteren Bereich eine besonders zuverlässige Entfernung der Abtrennschichten gegeben ist. Nach Einschätzung der Erfinder ergeben sich insbesondere im mittleren Wertebereich eine besonders vorteilhafte Lösung des diesbezüglichen Zielkonfliktes. Bevorzugt ist somit zunächst ein erfindungsgemäßes mehrlagiges Klebeelement, wobei eine oder sämtliche, bevorzugt sämtliche, der transluzenten Klebeschichten jeweils einen Haze-Wert gemessen gemäß ASTM D 1003-21 (2021 ) im Bereich von 15 bis 80 %, bevorzugt im Bereich von 20 bis 70 %, besonders bevorzugt im Bereich von 30 bis 60 %, aufweisen. Besonders bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes mehrlagiges Klebeelement, wobei eine oder sämtliche, bevorzugt sämtliche, der transluzenten Klebeschichten jeweils einen Haze-Wert gemessen gemäß ASTM D 1003-21 (2021 ) im Bereich von 10 bis 50 %, bevorzugt im Bereich von 15 bis 45 %, besonders bevorzugt im Bereich von 20 bis 40 %, aufweisen. Besonders bevorzugt ist alternativ in erfindungsgemäßes mehrlagiges Klebeelement, wobei eine oder sämtliche, bevorzugt sämtliche, der transluzenten Klebeschichten jeweils einen Haze-Wert gemessen gemäß ASTM D 1003-21 (2021 ) im Bereich von 50 bis 80 %, bevorzugt im Bereich von 55 bis 75 %, besonders bevorzugt im Bereich von 60 bis 70 %, aufweisen.
In einer bevorzugten Ausführung wird der Haze der Klebeschicht durch einen partikelförmigen Füllstoff eingestellt, der selbst den Laserstrahl nicht absorbiert. Dies umfasst reflektierende oder transparente Materialien. Unter „Partikeln" werden im Sinne von DIN-ISO 18451 -1 -2019-09 Primärteilchen, Aggregate und Agglomerate eines Materials in festem Aggregatzustand verstanden. Unter der „Partikelgröße" wird die maximale Ausdehnung eines Partikels verstanden. Die Bestimmung der Partikelgröße erfolgt bevorzugt mittels Laserbeugung nach ISO 13320-2020-01 , aber auch andere dem Fachmann bekannte Verfahren sind geeignet. Die Form der Partikel kann vielfältig ausgeprägt sein, z. B. sphärisch, Stäbchen- oder faserförmig oder plättchenförmig sein.
Bevorzugt ist somit ein erfindungsgemäßes mehrlagiges Klebeelement, wobei die Klebemassen der transluzenten Klebeschichten einen oder mehrere partikelförmige Füllstoffe umfassen, bevorzugt in einem kombinierten Massenanteil im Bereich von 1 bis 15 %, bevorzugt im Bereich von 1 bis 10 %, besonders bevorzugt im Bereich 5 bis 10 %, bezogen auf die Masse der jeweiligen Klebemassen.
Besonders bevorzugt ist dabei ein erfindungsgemäßes mehrlagiges Klebeelement, wobei der eine oder die mehreren partikelförmigen Füllstoffe ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Füllstoffen mit einer mittleren Partikelgröße gemäß ISO 13320 - 2020-01 D50 im Bereich von 0,1 pm bis 100 pm, bevorzugt im Bereich von 1 pm bis 80 pm, besonders bevorzugt im Bereich von 10 pm bis 50 pm. Besonders bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ ein erfindungsgemäßes mehrlagiges Klebeelement, wobei der eine oder die mehreren partikelförmigen Füllstoffe ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Füllstoffen mit einer mittleren Partikelgröße gemäß ISO 13320-2020-01 D50 im Bereich von 0,5 bis 20 pm, bevorzugt im Bereich von 1 pm bis 10 pm.
Zumindest theoretisch wäre es denkbar, die erforderlichen Haze-Werte durch den Einsatz klassischer anorganischer Pigmente, beispielsweise Titandioxid, Bariumsulfat, Zinkoxid oder Kreide zu erzeugen. Dies birgt jedoch den Nachteil, dass bereits bei einem sehr geringen Gehalt an Füllstoffen ein sehr großer Haze-Wert bei einer geringen Transmission erreicht wird, wobei die Balance zwischen Haze und Transmission nur sehr wenig steuerbar ist. Der Einsatz von anorganischen weißen Füllstoffen ist also explizit nicht bevorzugt. Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ ein erfindungsgemäßes mehrlagiges Klebeelement, wobei der eine oder die mehreren partikelförmigen Füllstoffe ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Füllstoffen, welche für Laserstrahlung der Abtrenn-Wellenlänge AT im Wesentlichen nicht absorbierend sind, bevorzugt zumindest teilweise transparent sind.
Vielmehr ist es nach Einschätzung der Erfinder ganz besonders bevorzugt, den gewünschten Haze- Wert bei gleichzeitiger Transparenz der Klebeschichten durch Unterschiede im Brechungsindex innerhalb der Klebeschicht zu realisieren, wie es insbesondere mit transparenten Materialien möglich ist. Die Lichtstreuung wird dabei im Wesentlichen durch den Brechungsindexunterschied zwischen Klebstoffmatrix und Füllstoff erzeugt.
Der Brechungsindex wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung in Anlehnung an ISO 489:2022-03, Methode A (Messwellenlänge 589 nm), bei einer Temperatur von 20 °C und einer relativen Luftfeuchte von 50 % bestimmt. Aus schmelzbaren polymeren Partikeln werden dazu Formkörper mittels Druck und Temperatur hergestellt. Als Kontaktflüssigkeit bei der Messung wurde Zimtöl verwendet. Für nicht schmelzbare Partikel wird der Brechungsindex in Anlehnung an ISO 489:2022-03, Methode B (Messwellenlänge 589 nm), ermittelt.
Bevorzugt ist somit ein erfindungsgemäßes mehrlagiges Klebeelement, wobei der eine oder die mehreren partikelförmigen Füllstoffe ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus für sichtbares Licht transparenten oder transluzenten, bevorzugt transparenten, Füllstoffen, deren Brechungsindex, gemessen gemäß ISO 489:2022-03 sich von dem Brechungsindex der umgebenden Klebemassenmatrix unterscheidet, bevorzugt um 0,03 oder mehr, besonders bevorzugt um 0,08 oder mehr, ganz besonders bevorzugt um 0,12 oder mehr.
Den Erfindern ist es insoweit gelungen, besonders geeignete Füllstoffe zu identifizieren, mit denen sich die gewünschten Haze-Werte bei der angestrebten vorteilhaften Transmission besonders zielführend erreichen lassen. Bevorzugt ist allgemein ein erfindungsgemäßes mehrlagiges Klebeelement, wobei zumindest einer der partikelförmigen Füllstoffe ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus polymeren Füllstoffpartikeln, Füllstoffpartikeln aus mikrokristallinem Wachs, Polymervollkugeln, Polymerhohlkugeln und amorphem Siliciumdioxid.
Besonders bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes mehrlagiges Klebeelement, wobei zumindest einer der partikelförmigen Füllstoffe ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus polymeren Füllstoffpartikeln, bevorzugt ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Füllstoffpartikeln aus Polymethylmethacrylat (PMMA), Silikon, Polyethylen, Polyurethan und Fluorpolymer. Bevorzugt ist das Fluorpolymer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Poly(hexafluoropropylenoxid) (PHFPO), Fluoriertem Ethylen Propylen Polymer (FEP), Poly(tetrafluoroethylen) (PTFE), Poly(Tetrafluoroethylenhexafluoropropylen- vinylidenfluorid) (THV) Perfluoroalkoxy Polymer (PFA), Poly(Ethylentetrafluoroethylen) (ETFE), Poly(Chlorotrifluoroethylen) (PCTFE), Poly(Vinylidenfluorid) (PVDF) und Poly (ethylenechlorotrifluorotheylen) (ECTFE) sowie deren Co- und Terpolymere.
Besonders bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ auch ein erfindungsgemäßes mehrlagiges Klebeelement, wobei zumindest einer der partikelförmigen Füllstoffe ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Füllstoffpartikeln aus mikrokristallinem Wachs. Solche Wachse werden zum Beispiel unter dem Handelsnamen Ceridust F von der Firma Clariant, oder Ceraflour von der Firma Byk, angeboten. Unter dem Begriff „Wachs“ werden nach Habenicht (siehe Habenicht: Kleben, 6. Auflage, 2009, Seiten 71 und 156 f) verschiedene Produkte verstanden, die pflanzlichen, tierischen oder geologischen Ursprungs sind und die hinsichtlich ih-rer chemischen Basis im Wesentlichen aus Kohlenwasserstoffen, höheren Al-koholen, Säuren und Estern bestehen. Unabhängig von der chemischen Zu-sammensetzung bestimmen die physikalischen Eigenschaften wie Schmelz-punkt, Löslichkeit, Inertheit etc. die Einstufung eines Wachses. Die wesentlichen Kriterien sind:
- ein Schmelzpunkt von wenigstens 40 °C,
- eine verhältnismäßig niedrige Schmelzviskosität und nicht fadenziehend im Gegensatz zu vielen Harzen,
- eine zunehmende Löslichkeit und keine chemische Zersetzung bei erhöhter Temperatur.
Besonders bevorzugt ist wiederum zusätzlich oder alternativ auch ein erfindungsgemäßes mehrlagiges Klebeelement, wobei zumindest einer der partikelförmigen Füllstoffe ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polymervollkugeln und Polymerhohlkugeln, insbesondere expandierte Microballons, Glasvollkugeln, Glashohlkugeln und Glasfasern. Bei Mikroballons handelt es sich um elastische Hohlkugeln, die eine thermoplastische Polymerhülle aufweisen. Diese Kugeln sind mit niedrigsiedenden Flüssigkeiten oder verflüssigtem Gas gefüllt. Als Hüllenmaterial finden insbesondere Polyacrylnitril, PVDC, PVC oder Polyacrylate Verwendung. Als niedrigsiedende Flüssigkeit sind insbesondere Kohlenwasserstoffe der niederen Alkane, beispielsweise Isobutan oder Isopentan geeignet, die als verflüssigtes Gas unter Druck in der Polymerhülle eingeschlossen sind. Durch ein Einwirken auf die Mikro-ballons, insbesondere durch eine Wärmeeinwirkung erweicht einerseits die äußere Polymerhülle. Gleichzeitig geht das in der Hülle befindliche flüssige Treibgas in seinen gasförmigen Zustand über. Dabei dehnen sich die Mikroballons irreversibel aus und expandieren dreidimensional. Die Expansion ist beendet, wenn sich der Innen- und der Außendruck ausgleichen. Da die polymere Hülle erhalten bleibt, erzielt man so einen geschlossenzelligen Schaum.
Besonders bevorzugt ist wegen der vorteilhaften Gesamteigenschaften, welche sich dadurch erreichen lassen, ein erfindungsgemäßes mehrlagiges Klebeelement, wobei zumindest einer der partikelförmigen Füllstoffe ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polymerhohlkugeln, insbesondere expandierte Microballons.
Bevorzugt ist erneut zusätzlich oder alternativ ein erfindungsgemäßes mehrlagiges Klebeelement, wobei zumindest einer der partikelförmigen Füllstoffe ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus amorphem Siliciumdioxid, bevorzugt gefälltem amorphen Siliciumdioxid und pyrogenem amorphen Siliciumdioxid, besonders bevorzugt pyrogenem amorphen Siliciumdioxid.
Statt durch den Einsatz von Füllstoffen lassen sich entsprechende Unterschiede im Brechungsindex auch durch das Einbringen von gasgefüllten Hohlräumen in die Klebeschichten realisieren, wodurch geschäumte Klebeschichten erhalten werden. Diese gasgefüllten Hohlräume unterscheiden sich im Brechungsindex von dem Brechungsindex der umgebenden Klebemassenmatrix und erzeugen einen ähnlichen Effekt, wie entsprechende Füllstoffe. In diesem bevorzugten Fall handelt es sich um ein erfindungsgemäßes mehrlagiges Klebeelement, wobei eine oder sämtliche, bevorzugt sämtliche, der transluzenten Klebeschichten eine geschäumte Klebeschicht ist. Der Schaum kann offenzellig oder geschlossenzellig ausgeführt sein. Bevorzugt ist er geschlossenzellig ausgeführt. Als Schäumungsmittel können beispielsweise Gase oder geblähte Füllstoffe verwendet werden. Bevorzugt werden geblähte Füllstoffe, insbesondere Glashohlkugeln oder expandierte Microballons. Der Volumenanteil dieser Schäumungsmittel in der Klebemasse liegt vorzugsweise zwischen 2 und 20 %, besonders bevorzugt zwischen 5 und 12 %.
Eine bevorzugte Ausgestaltung, die insbesondere hinsichtlich eines ansprechenden weißen Farbeindrucks bevorzugt ist, besteht darin, dass die unterhalb einer transluzenten Klebeschicht liegende Abtrennlage mit einer zumindest teilweise reflektierenden Oberfläche ausgeführt wird, sodass sichtbares Licht, welches durch die transluzente Klebeschicht hindurch auf die reflektierende Oberfläche der Abtrennlage auftritt, von dieser durch die transluzente Klebeschicht hindurch zurückreflektiert wird, woraufhin es erneut zu einer Streuung kommt und ein besonders vorteilhafter Weißeindruck entsteht. Dies lässt sich insbesondere beim Einsatz metallischer Abtrennmaterialien in vorteilhafter Weise realisieren. Bevorzugt ist in diesem Fall ein erfindungsgemäßes mehrlagiges Klebeelement, wobei die Abtrennlage zumindest auf der in Richtung einer transluzenten Klebeschicht weisenden Oberfläche eine reflektierende Oberfläche aufweist, welche dazu eingerichtet ist, einen Reflektometerwert nach EN ISO 2813:1999 (Normlichtart C) unter einem Messwinkel von 60° von mehr als 10, bevorzugt von mehr als 30, besonders bevorzugt von mehr als 50, ganz besonders bevorzugt mehr als 90 aufzuweisen.
Der Fachmann versteht, dass die erfindungsgemäßen mehrlagigen Klebeelemente dazu eingerichtet und bestimmt sind, zwei Substrate miteinander zu verbinden. Hierfür werden die jeweiligen Klebeschichten stoffschlüssig mit den jeweiligen Substraten verbunden, nämlich über deren Haftklebrigkeit und/oder durch die Aushärtung einer reaktiven Klebemasse. Die Erfindung betrifft somit auch die Verwendung eines erfindungsgemäßen mehrlagiges Klebeelements zur Herstellung eines Klebeverbundes umfassend ein erstes Substrat und ein zweites Substrat, wobei das mehrlagige Klebeelement zur Herstellung des Klebeverbundes über die erste Klebeschicht stoffschlüssig mit dem ersten Substrat und über die zweite Klebeschicht stoffschlüssig mit dem zweiten Substrat verbunden wird.
Zumindest theoretisch wäre es denkbar, die vorteilhafte Lösung des Verbundes unter Einsatz eine Laserbehandlung auch vorzunehmen, wenn die Substrate selbst für die Laserstrahlung undurchlässig wären, wobei es in diesem Falle jedoch notwendig wäre, die dünne Klebefuge seitlich zu treffen und die Abtrennlage sozusagen von der Seite auf- und abzutrennen. Der Fachmann versteht entsprechend, dass es für im Wesentlichen alle Ausführungsformen explizit bevorzugt ist, wenn zumindest eines der Substrate derart durchlässig für die elektromagnetische Strahlung der Abtrenn-Wellenlänge XT ist, dass die Laserbehandlung durch das Substrat hindurch betrieben werden kann. Hierbei ist es zumindest theoretisch möglich, das entsprechende Substrat unter Verwendung geeigneter Färbemittel, beispielsweise IR-transparenter Färbemittel, hinsichtlich der sonstigen Absorptionseigenschaften weiter einzustellen und an die jeweiligen Anwendungserfordernisse anzupassen. Für im Wesentlichen sämtliche Ausführungsformen bevorzugt ist somit ein erfindungsgemäßer Klebeverbund, wobei das erste Substrat und/oder das zweite Substrat für Laserstrahlung der Abtrenn-Wellenlänge AT zumindest teilweise durchlässig ist, wobei das erste Substrat und/oder das zweite Substrat bevorzugt für sichtbares Licht im Wesentlichen vollständig transparent ist.
Denkbar ist zusätzlich oder alternativ ein erfindungsgemäßes mehrlagiges Klebeelement, wobei das erste Substrat und/oder das zweite Substrat, ein oder mehrere Färbemittel, insbesondere Farbstoffe umfassen, wobei die Färbemittel bevorzugt für elektromagnetische Strahlung der Abtrenn-Wellenlänge AT im Wesentlichen keine Absorption aufweisen.
Die Erfindung betrifft im Lichte der vorstehenden Ausführungen auch einen Klebeverbund, umfassend:
I) ein erstes Substrat,
II) ein zweites Substrat, und
III) ein zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat angeordnetes erfindungsgemäße mehrlagiges Klebeelement, wobei das mehrlagige Klebeelement über die erste Klebeschicht stoffschlüssig mit dem ersten Substrat und über die zweite Klebeschicht stoffschlüssig mit dem zweiten Substrat verbunden ist, und wobei das erste und/oder das zweite Substrat, zumindest das mit einer transluzenten Klebeschicht verbundene Substrat, für Laserstrahlung der Abtrenn-Wellenlänge AT zumindest teilweise durchlässig ist.
Ausgehend von den vorstehenden Ausführungen zur Verwendung der erfindungsgemäßen mehrlagigen Klebeelemente und den damit herstellbaren Klebeverbunden kommt dem Verfahren zur Auflösung eines solchen erfindungsgemäßen Klebeverbundes im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine besondere Bedeutung zu.
Die Erfindung betrifft somit auch ein Verfahren zur Auflösung eines erfindungsgemäßen Klebeverbundes, umfassend die Verfahrensschritte: a) Herstellen oder bereitstellen eines erfindungsgemäßen Klebeverbundes, b) Bestrahlen der Abtrennlage des mehrlagigen Klebeelementes mit Laserstrahlung der Abtrenn- Wellenlänge AT durch ein Substrat, welches für Laserstrahlung der Abtrenn-Wellenlänge AT zumindest teilweise durchlässig ist, und eine transluzente Klebeschicht hindurch, zum Einbringen eines Energieeintrages in das Abtrennmaterial, sodass die Verbindung zwischen dem die erste Klebeschicht umfassenden ersten Teil des mehrlagigen Klebeelements und dem die zweite Klebeschicht umfassenden zweiten Teil des mehrlagigen Klebeelements in Folge des Energieeintrages zumindest abschnittsweise geschwächt oder aufgehoben wird, c) Lösen der durch das mehrlagige Klebeelement erzeugten Verbindung zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat des Klebeverbundes, wobei der erste Teil des mehrlagigen Klebeelements am ersten Substrat verbleibt und wobei der zweite Teil des mehrlagigen Klebeelements am zweiten Substrat verbleibt.
Im vorstehend offenbarten Verfahren wird zunächst ein erfindungsgemäßer Klebeverbund vorgelegt, welcher insbesondere im Rahmen eines Recyclingverfahrens bereitgestellt werden kann. Ausgehend hiervon wird die Abtrennlage des mehrlagigen Klebeelements mit Laserstrahlung der Abtrenn- Wellenlänge XT bestrahlt. Hierfür geeignete Laser sowie typische Betriebsparameter entsprechender Laser sind dem Fachmann dabei bekannt und beispielsweise im vorstehend zitierten Stand der Technik offenbart, auf den an dieser Stelle neben den nachfolgenden Ausführungsbeispielen verweisen wird. Beispielhaft ist ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die Laserstrahlung der Abtrenn-Wellenlänge AT gepulste Laserstrahlung ist, bevorzugt mit Pulsdauern im Bereich von Pikosekunden oder Femtosekunden.
Durch den eingesetzten Laser kommt es zu einem Energieeintrag in das Abtrennmaterial, durch das die strukturelle Integrität des Abtrennmaterials und damit der zwischen den Klebeschichten angeordneten Abtrennlage kommt. Beispielhaft ist ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die Abtrennlage durch das Einbringen eines Energieeintrages in das Abtrennmaterial zumindest teilweise verflüssigt und/oder verdampft und/oder zersetzt wird.
Infolgedessen wird die Verbindung zwischen den zwei Teilen des mehrlagigen Klebeelementes, welche mit dem ersten Substrat beziehungsweise dem zweiten Substrat verbunden sind, je nach Ausmaß der Laserbehandlung geschwächt oder sogar gänzlich aufgehoben. Ausgehend von diesem geschwächten Verbund erfolgt im Verfahrensschritt c) nunmehr das finale Auflösen der Verbindung, was beispielsweise durch mechanische Krafteinwirkung erfolgen kann, beispielsweise indem ein Display unter mechanischer Kraftanwendung von dem Gehäuse gelöst wird, nachdem die Klebeverbindung zuvor aufgehoben wurde. In vorteilhafter Weise kann dies dank der zuvor erfolgen Laserbehandlung schon mit einem vergleichsweise geringen Kraftaufwand erfolgen, beispielsweise unter Einsatz üblicher manueller Kräfte.
Bevorzugt ist analog zu den vorstehenden Ausführungen ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das erste Substrat und/oder das zweite Substrat für orthogonal auf die Oberfläche des Substrates auftreffende und entlang der Richtung der kleinsten Dickenausdehnung durch das Substrat verlaufenden Laserstrahlung der Abtrenn-Wellenlänge AT eine Transmission von 60 % oder mehr, bevorzugt 70 % oder mehr, besonders bevorzugt 80 % oder mehr, ganz besonders bevorzugt von 90 %, aufweist, gemessen gemäß ASTM D1003-21 (2021 ), ohne Korrektur von
Grenzflächenreflexionsverlusten.
Bevorzugt ist daran anknüpfend ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die Laserstrahlung der Abtrenn-Wellenlänge AT durch das erste Substrat und/oder durch das zweite Substrat hindurch gestrahlt wird.
Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das Auflösen der durch das mehrlagige Klebeelement erzeugten Verbindung zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat des Klebeverbundes im Wesentlichen über die gesamte Fläche des mehrlagigen Klebeelementes erfolgt.
Weiter bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das Lösen der durch das mehrlagige Klebeelement erzeugten Verbindung zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat des Klebeverbundes über einen Teil der Fläche des mehrlagigen Klebeelementes erfolgt. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn auf zumindest einer Seite des mehrlagigen Klebeelements nur ein Teil der Fläche des Klebeelements mit Klebemasse bedeckt ist oder nur ein Teil der Fläche des Klebeelements mit einem Substrat verbunden ist. Es wird somit nur der Teil des Klebeelements gelöst, der zur Verklebung beiträgt. Weiter bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei der Klebeverbund drei oder mehr weitere Substrate umfasst, welche über die transluzente Klebeschicht stoffschlüssig mit dem zweiten Substrat verbunden sind, wobei die durch das mehrlagige Klebeelement erzeugte Verbindung zwischen dem ersten Substrat und den weiteren Substraten ebenfalls gelöst wird.
Nachfolgend werden die Erfindung und bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf Experimente weiter erläutert und beschrieben.
A. Herstellung der mehrlagigen Klebeelemente:
Ein für radikalische Polymerisationen konventioneller Reaktor wurde mit 54,4 kg 2-Ethylhexylacrylat, 20,0 kg Methylacrylat, 5,6 kg Acrylsäure und 53,3 kg Aceton/ Isopropanol (94:6) befüllt. Nach 45minütiger Durchleitung von Stickstoffgas unter Rühren wurde der Reaktor auf 58 °C hochgeheizt und 40 g Azo-bis-(isobutyronitril) AIBN hinzugegeben. Anschließend wurde das äußere Heizbad auf 75 °C erwärmt und die Reaktion konstant bei dieser Außentemperatur durchgeführt. Nach 1 h wurden erneut 40 g AIBN zugegeben und nach 4 h wurde mit 10 kg Aceton/Isopropanol-Gemisch (94:6) verdünnt. Nach 5 h sowie nach 7 h wurde jeweils mit 120 g Bis-(4-tert-butylcyclohexyl)-peroxydicarbonat nachinitiiert. Nach 22 h Reaktionszeit wurde die Polymerisation abgebrochen und auf Raumtemperatur abgekühlt. Das Polyacrylat hat einen K-Wert von 58,8, einen Feststoffgehalt von 55,9 %, ein mittleres Molekulargewicht von Mw = 746.000 g/mol, eine Polydispersität von D (Mw/Mn) = 8,9 und eine statische Glasübergangstemperatur von Tg = -35,6°C. Der Feststoffgehalt wurde durch Nachverdünnung mit Aceton auf 50 Gew.- % eingestellt. Auf 100 Teile Feststoff wurden 1 ,5 Teile Vernetzer 3,4- Epoxycyclohexyl-methyl-3,4-epoxycyclohexane carboxylate (Handelsprodukt: Uvacure 1500) zugegeben. Der Brechungsindex der erhaltenen Acrylatmatrix betrug 1 ,47.
Zur Einstellung der optischen Eigenschaften wurden in den Ausführungsbeispielen die in der Tabelle 1 angegebenen Füllstoffe eingesetzt.
Tabelle 1 - Eingesetzte Füllstoffe
Füllstoff 2 Polymethylmethacrylat-Kugeln (PMMA); Partikelgröße D50 = 15 pm, Brechungsindex (23 °C) = 1 ,49, Handelsname: Spheromers CA15- 1 ; Fa. Microbeads AS
Hergestellt wurden durch Vermischen des Polyacrylats mit den Füllstoffen die in Tabelle 2 zusammengefassten Klebemassen. Die Klebemasseschicht wurde jeweils in einer Dicke von 100 pm ausgestrichen und 15 min bei 120 °C im Umluftofen getrocknet. Für Beispiel E6 wurde eine Trocknungstemperatur von 140 °C gewählt, damit die zugegebenen Microballons beim Trocknen expandierten. Danach wurden Haze und Transmission wie vorstehend beschrieben gemäß ASTM D 1003-21 (2021 ) mit Normlichtart D65 ohne Korrektur von Grenzflächenreflexionsverlusten bestimmt.
Tabelle 2 - Zusammensetzung der Klebemassen
Der weißliche Farbeindruck wurde für die Proben E4, E5 und E6 als ausreichend bewertet, wohingegen der weißliche Farbeindruck für E2 und insbesondere E1 und E3 ebenso wie V2 als sehr vorteilhaft bewertet wurde.
Zu Herstellung eines erfindungsgemäßen Folienlaminats wurde jeweils eine schwarzmetallisierte PET- Folie mit einer Dicke von 12 pm verwendet. Die Abtrennlage besteht aus Aluminiumoxid und weist eine Dicke von 100 nm auf. Die Transmission der Schicht beträgt gegenüber dem zur Belaserung verwendeten Laserwellenlänge nur etwa 20 %. Um ein doppelseitiges Klebeelement herzustellen, wurde auf die Folie jeweils auf beide Seiten eine Schicht der Klebemassefolien der Beispiele E1 bis E6 sowie der Vergleichsbeispiele V1 und V2 auflaminiert. Das so hergestellte Klebeelement wird für den Aufbau eines Prüfkörpers für den Push-Out-Test verwendet, wie es nachfolgend offenbart wird.
B. Klebeexperimente - Push-out-Test:
Zur Bewertung der Verklebungsfestigkeit wird der im Bereich der Technik bekannte Push-Out-Test durchgeführt, wie er beispielsweise in DE 102016207550 A1 offenbart wird. Dieser Push-Out-Test ermöglicht Aussagen über die Verklebungsfestigkeit eines Klebeprodukts in Richtung der Klebschichtnormalen. Dazu wurde ein kreisförmiges erstes Substrat mit einem Durchmesser von 21 mm mit dem zu untersuchenden Klebeelement auf einem zweiten Substrat verklebt. Das zweite Substrat weist eine kreisförmige Bohrung mit Durchmesser von 9 mm auf. Das Klebeelement hat ebenfalls einen Durchmesser von 21 mm und wurde entsprechend zugeschnitten oder gestanzt. Das erste Substrat wurde mit dem zu testenden Klebeelement zentral über dieser Bohrung appliziert. Es wurde ein Verbund aus dem ersten Substrat (Polycarbonat, Handelsname: Macrolon 099) und dem zweiten Substrat (Stahl analog ISO 29862:2018) untersucht. Das erste Substrat hatte eine Dicke von 3,0 mm und das zweite Substrat eine Dicke von 2,0 mm. Beim Aufbau der Prüfkörper wird die Abtrennschicht jeweils in Richtung des zweiten Substrates orientiert.
Das Klebeelement wird bei 23 °C auf erste Substrat vorlaminiert und der Verbund aus dem ersten Substrat und dem Klebeelement anschließend auf das zweite Substrat laminiert. Anschließend wurde der Gesamtverbund bei 1 MPa Druck und einer Temperatureinwirkung von 23 °C 1 min verpresst. Die Prüfkörper werden nach dem Verpressen 24 h im Prüfklima gelagert.
Mittels eines zylindrischen Stempels (Durchmesser 7 mm), der in eine Zugprüfmaschine eingespannt ist, wird durch das Loch im zweiten Substrat auf den Verbund aus dem ersten Substrat und dem Klebeelement gedrückt und so eine Kraft auf die Klebefuge im Verbund ausgeübt. Das zweite Substrat wird derart in der Zugprüfmaschine fixiert, dass eine möglichst allseitige, flächige Auflage/Fixierung gewährleistet ist, wobei das erste Substrat frei durch den Stempel herausgedrückt werden kann. Die Prüfgeschwindigkeit liegt bei 10 mm/min. Aufgenommen wird diejenige Kraft, bei der die Verklebung versagt und das erste Substrat vom zweiten Substrat gelöst wird. Die Kraft wird auf die Verklebungsfläche (282 mm2) bezogen, so dass Push-Out-Festigkeiten in Einheiten von N/mm2 resultieren. Das Prüfklima ist 23 °C und 50 % relative Luftfeuchtigkeit, d. Die Ergebnisse sind Mittelwerte aus drei Einzelprüfungen.
C. Durchführung der Klebeexperimente:
Die hergestellten Klebeelemente wurden im Push-out-Test sowohl unbehandelt als auch nach erfolgter Laserbehandlung der Abtrennschicht untersucht. Für den Ablösevorgang wird ein FAYb (Faserlaser)-Laser verwendet, der bei einer Abtrenn-Wellenlänge von 1 ,06 prn emittiert. Hersteller des Lasers ist die Fa. SUNX/Panasonic Electric Works. Der Laser wird unter der Bezeichnung LP-V10 vermarktet. Der Laser zeichnet sich durch die in Tabelle 3 zusammengefassten Parameter aus.
Tabelle 3 - Laserparameter
Über eine Testmatrix aus Laserleistung, Frequenz und Ablenkgeschwindigkeit wurde die optimale Abtrennung der Abtrennschicht zwischen den beiden Klebeschichten eingestellt (Laserenergie: 3,0 % - entspricht 0,36 W; Scan-Geschwindigkeit: 3000 mm/sec; Laser Pulsdauer: 500 gs; Linienbreite: 0,1 mm; Linienabstand: 0,1 mm). Die Laserbehandlung erfolgt jeweils von der Seite des ersten Substrats.
In Folge des Energieeintrages in das Abtrennmaterial mittels der Laserstrahlung wird die Verbindung zwischen einem die erste Klebeschicht umfassenden ersten Teil des mehrlagigen Klebeelements und einem die zweite Klebeschicht umfassenden zweiten Teil des mehrlagigen Klebeelements geschwächt.
Die vor und nach der Laserbehandlung erhaltenen Ergebnisse des Push-out-Tests sind in Tabelle 4 zusammengestellt. Tabelle 4 - Messwerte
Die Beispiele zeigen, dass die Push-Out-Festigkeit nach Laseraktiverung durch den vermehrten Haze, im definierten Bereich, überraschenderweise nicht ansteigen, das Verfahren also trotz Streuung des Laserstrahls erfolgreich eingesetzt werden kann. Überraschend wurde sogar gefunden, dass die Push-Out-Festigkeit nach Laseraktivierung bei den erfindungsgemäßen Beispielen sogar unterhalb derer der Vergleichsbeispiele lag.
In einem weiteren Versuch wurde versucht, eine Erklärung für diesen überraschenden Befund dafür zu finden. Für dieses Testexperiment wurde allein die schwarzmetallisierte PET-Folie mit dem Laser mit den o.g. Parametern von der Seite der PET-Folie behandelt, wobei nur ein Teil der PET-Folie mit einer Klebemasseschicht des Beispiels E2 abgedeckt wurde. Es zeigte sich eine vermehrte Sublimation der Abtrennschicht im mit der erfindungsgemäßen Klebemasseschicht abgedeckten Bereich. Diese vermehrte Sublimation der Abtrennschicht führt offensichtlich zu einer ausgeprägteren Minderung der Festigkeit als ohne Streuung des Laserstrahls. Der Streueffekt wirkt also überraschend sogar positiv.

Claims

Ansprüche
1. Mehrlagiges Klebeelement, umfassend: i) eine erste Klebeschicht, umfassend eine erste Klebemasse, ii) eine zweite Klebeschicht, umfassend eine zweite Klebemasse, und iii) eine zwischen der ersten Klebeschicht und der zweiten Klebeschicht angeordnete Abtrennlage, umfassend ein Abtrennmaterial, wobei das Abtrennmaterial für Laserstrahlung zumindest einer Abtrenn-Wellenlänge AT eine Absorption aufweist, sodass ein Energieeintrag in das Abtrennmaterial mittels Laserstrahlung der Abtrenn- Wellenlänge AT möglich ist, wobei die Abtrenn-Wellenlänge AT im Bereich von 100 bis 11000 nm liegt, wobei die Abtrennlage so ausgelegt ist, dass die Verbindung zwischen einem die erste Klebeschicht umfassenden ersten Teil des mehrlagigen Klebeelements und einem die zweite Klebeschicht umfassenden zweiten Teil des mehrlagigen Klebeelements in Folge eines Energieeintrages in das Abtrennmaterial mittels Laserstrahlung der Abtrenn-Wellenlänge AT zumindest abschnittsweise geschwächt oder aufgehoben werden kann, wobei die erste Klebeschicht und/oder die zweite Klebeschicht eine transluzente Klebeschicht ist, wobei die transluzente Klebeschicht für Laserstrahlung der Abtrenn-Wellenlänge AT zumindest teilweise durchlässig ist, wobei die transluzente Klebeschicht einen Haze-Wert gemessen gemäß ASTM D 1003-21 (2021 ) im Bereich von 10 bis 95 % aufweist, und wobei das mehrlagiges Klebeelement so ausgelegt ist, dass Laserstrahlung der Abtrenn-Wellenlänge AT durch eine transluzente Klebeschicht hindurch auf die Abtrennlage auftreffen kann.
2. Mehrlagiges Klebeelement nach Anspruch 1 , wobei die erste Klebeschicht und/oder die zweite Klebeschicht eine Haftklebeschicht ist.
3. Mehrlagiges Klebeelement nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei eine oder sämtliche der transluzenten Klebeschichten jeweils einen Haze-Wert gemessen gemäß ASTM D 1003-21 (2021 ) im Bereich von 15 bis 80 % aufweisen.
4. Mehrlagiges Klebeelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Klebemassen der transluzenten Klebeschichten einen oder mehrere partikelförmige Füllstoffe in einem kombinierten Massenanteil im Bereich von 1 bis 15 % umfassen, bezogen auf die Masse der jeweiligen Klebemassen.
5. Mehrlagiges Klebeelement nach Anspruch 4, wobei der eine oder die mehreren partikelförmigen Füllstoffe ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus für sichtbares Licht transparenten oder transluzenten Füllstoffen, deren Brechungsindex, gemessen gemäß ISO 489:2022-3 sich von dem Brechungsindex der umgebenden Klebemassenmatrix unterscheidet.
6. Mehrlagiges Klebeelement nach einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei zumindest einer der partikelförmigen Füllstoffe ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus polymeren Füllstoffpartikeln, Füllstoffpartikeln aus mikrokristallinem Wachs, Polymervollkugeln, Polymerhohlkugeln und amorphem Siliciumdioxid.
7. Mehrlagiges Klebeelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eine oder sämtliche, bevorzugt sämtliche, der transluzenten Klebeschichten eine geschäumte Klebeschicht ist.
8. Mehrlagiges Klebeelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Abtrennlage für orthogonal auf die Oberfläche der Abtrennlage auftreffende und entlang der Richtung der kleinsten Dickenausdehnung durch die Abtrennlage verlaufende Laserstrahlung der Abtrenn-Wellenlänge AT eine Transmission von 30 % oder weniger aufweist, gemessen gemäß ASTM D 1003-21 (2021 ).
9. Mehrlagiges Klebeelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Abtrennlage eine mittlere Dicke im Bereich von 30 nm bis 100 pm aufweist.
10. Mehrlagiges Klebeelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Abtrenn-Wellenlänge AT im Bereich von 400 bis 5000 nm liegt.
11 . Mehrlagiges Klebeelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei eine oder sämtliche der transluzenten Klebeschichten jeweils für orthogonal auf die Oberfläche der transluzenten Klebeschicht auftreffende und entlang der Richtung der kleinsten Dickenausdehnung durch die transluzente Klebeschicht verlaufende Strahlung der Abtrenn-Wellenlänge AT eine Transmission von 60 % oder mehr aufweisen, gemessen gemäß ASTM D1003-21 (2021 ) ohne Korrektur von
Grenzflächenreflexionsverlusten.
12. Mehrlagiges Klebeelement nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , wobei die Abtrennlage zumindest auf der in Richtung einer transluzenten Klebeschicht weisenden Oberfläche eine reflektierende Oberfläche aufweist, welche dazu eingerichtet ist, einen Reflektometerwert nach EN ISO 2813:1999 (Normlichtart C) unter einem Messwinkel von 60° von mehr als 10 aufzuweisen.
13. Mehrlagiges Klebeelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das mehrlagige Klebeelement zusätzlich umfasst: iv) eine oder mehrere zwischen der Abtrennlage und der ersten Klebeschicht oder zwischen der Abtrennlage und der zweiten Klebeschicht angeordnete Trägerlagen.
14. Klebeverbund, umfassend:
I) ein erstes Substrat,
II) ein zweites Substrat, und
III) ein zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat angeordnetes erfindungsgemäße mehrlagiges Klebeelement, wobei das mehrlagige Klebeelement über die erste Klebeschicht stoffschlüssig mit dem ersten Substrat und über die zweite Klebeschicht stoffschlüssig mit dem zweiten Substrat verbunden ist, und wobei das erste und/oder das zweite Substrat, zumindest das mit einer transluzenten Klebeschicht verbundene Substrat, für Laserstrahlung der Abtrenn-Wellenlänge AT zumindest teilweise durchlässig ist.
15. Verfahren zur Lösung eines Klebeverbundes nach Anspruch 14, umfassend die
Verfahrensschritte: a) Herstellen oder bereitstellen eines erfindungsgemäßen Klebeverbundes nach, b) Bestrahlen der Abtrennlage des mehrlagigen Klebeelementes mit Laserstrahlung der Abtrenn- Wellenlänge AT durch ein Substrat, welches für Laserstrahlung der Abtrenn-Wellenlänge AT zumindest teilweise durchlässig ist, und eine transluzente Klebeschicht hindurch, zum Einbringen eines Energieeintrages in das Abtrennmaterial, sodass die Verbindung zwischen dem die erste Klebeschicht umfassenden ersten Teil des mehrlagigen Klebeelements und dem die zweite Klebeschicht umfassenden zweiten Teil des mehrlagigen Klebeelements in Folge des Energieeintrages zumindest abschnittsweise geschwächt oder aufgehoben wird, und c) Lösen der durch das mehrlagige Klebeelement erzeugten Verbindung zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat des Klebeverbundes, wobei der erste Teil des mehrlagigen Klebeelements am ersten Substrat verbleibt und wobei der zweite Teil des mehrlagigen Klebeelements am zweiten Substrat verbleibt.
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