由具有薄胶粘条的刚性基底制成的层合体的制作方法
【专利说明】由具有薄胶粘条的刚性基底制成的层合体
[0001] 本发明涉及两个刚性基底和用于使这些基底彼此接合的胶粘膜的层合体，和制造 这种基底的方法。
[0002] 在两个构件的胶粘领域中的一个特殊挑战由两个刚性基底的层合引起。尤其是在 需要具有极高光学质量（品质）的层合体的领域中，已知胶粘系统和层合操作的组合经常 是不成功的。在这些领域中的应用如玻璃粘合或者太阳能电池组件生产和尤其是显示技术 是目前正在经历强劲增长的一部分市场。
[0003] 用于粘合两个刚性基底的普通胶粘系统是液体胶粘剂、双面自胶粘带、尤其是被 称为胶粘剂转移带的不含载体的那些，和热熔胶粘膜。在常规粘合操作中，首先将胶粘膜施 用至第一刚性基底。尽管甚至该步骤也要求深入的技术经验，但是现在具有一系列可用的 胶粘膜和层合方法。然而，随后，必须使这种由第一刚性基底和所述胶粘膜组成的初始产物 与第二刚性基底粘合。这需要特殊层合方法，并且许多胶粘系统不适合于实现高质量层合 结果。通常认识到的困难是在粘合平面中空气内含物的存在，随后甚至通过后处理如高压 釜处理（热压罐成型）（在高压和高温处理层合体）其也不能被消除。尽管层合器可商购， 但是使用者需要求助于非常特殊的胶粘系统以成功实施两个刚性基底的层合操作。现存胶 粘系统均具有各自的缺点，所以需要新的系统。液体胶粘剂在职业安全、气味损害和加工中 的清洁度方面具有缺点。为了高质量层合结果，双面自胶粘带需要厚层。作为构件和设备 的尺寸的连续降低的一部分，希望薄胶粘层。热熔胶粘膜通常需要高层合温度，一种对于热 敏基底而言无法耐受的制度（regime)。
[0004] 因此，正在寻找在不超过适度增加的层合温度层合两个刚性基底的粘合方案，其 使用特征为低层厚和良好处理质量的粘合手段。
[0005] Denki Kagaku的US 4, 599, 274公开了用于粘合两个刚性基底的液体胶粘剂。尽 管层合可成功实施并且甚至用于薄的施用的胶粘层，但是液体胶粘剂的计量仍然可能是困 难的，并且特别地，这种系统的处理质量是缺点。可特别注意的是低粘度液体胶粘剂的压 出，从而导致构件周围的脏污，和低分子量组分导致的气味损害和在一些情况中对于操作 者的不利健康影响。
[0006] 由层合在一起的两个刚性玻璃层片组成的层合的安全玻璃现在通常使用顺从 热层合的聚乙稀醇缩丁醛膜粘合。可利用商业膜，例如来自Kuraray，并且对于本申请， 层厚为 100 y m 至 lmm〇 根据产品信息(http://www. trosifol. com/vsg-herstellung/ herstellung-vsg-architektur/), 14CTC进行。
[0007] DuPont的US 2010/129665 A1描述了在层合操作中的热熔可加工胶粘膜。将两个 刚性基底在减压下和在高温粘合。粘合温度高于热熔胶粘剂的软化温度和对于所述的乙烯 共聚物为140°C。这些条件不能用于热敏基底如许多塑料、许多涂覆的或者印刷的玻璃，或 者承载敏感有机电子设备（例如，LCD或者0LED)的基底。
[0008] Optrex的JP 2008-009225描述了用于使刚性触摸面板与刚性LCD显示器粘合的 在光学上清澈（透明）的胶粘剂转移带。胶粘剂转移带的层厚为至少100 um。
[0009] 类似的教导是Rockwell的US 7, 566, 254的教导。其中，将两个刚性基底使用层 厚为125 ym的胶粘剂转移带粘合。
[0010] 就层合胶粘剂而言，高层厚不可避免地导致构件尺寸的增加，在例如消费电子设 备（移动电话，平板PC)的尺寸连续降低的过程中这是不希望的发展。
[0011] 3M的US 7, 655, 283 B2描述了用于层合两个刚性基底的双面胶粘带。明确地描述 了 50 y m聚酯膜，其在一侧上承载25 y m 0CA胶粘剂（不是根据该发明）和在另一侧上承 载25 y m胶粘剂，该胶粘剂在US说明书的意义上是有创造性的。这种后面的胶粘剂基于包 含尚的基于有机娃的增塑剂分数的有机娃网络。含有机娃的制剂和尤其是基于有机娃的增 塑剂暗藏以下危险：它们可从粘合层迀移至其它接触区域，其中它们可对粘合强度导致不 利影响。
[0012] US 7, 655, 283也描述了依靠含有机硅制剂允许两个刚性基底层合的方法。在这点 上，存在对如下效果的公开内容，胶粘制剂的具体特征是层合在无额外压力的情况下，仅通 过重力影响进行。根据描述，不对刚性/刚性层合实施通过手指或者通过辊施加压力。因 此，胶粘的发展过程是缓慢的过程，并且不确定出于提高生产力和再现性的目的是否可将 它容易地整合至自动和/或机器方法中。
[0013] 因此，希望具有低厚度的不含有机硅的胶粘膜，其可用于在室温或者在最轻微提 高的温度以高光学质量（基本无气泡）层合两个刚性基底。
[0014] 也希望可自动化的层合方法，更具体为基于机器的层合方法，其允许在室温或者 在最轻微提高的温度使用低厚度胶粘膜以高光学质量（基本无气泡）粘合两个刚性基底。
[0015] 所述目标依靠厚度不超过80 y m，优选不超过60 y m的胶粘膜实现，其包含至少一 个胶粘层，所述胶粘层包含掺混有一种或者多种增塑剂的胶粘剂（由掺混有一种或者多种 增塑剂的胶粘剂构成），所述增塑剂的至少一种为反应性增塑剂，在胶粘剂中的增塑剂分数 总计为至少15wt%和在胶粘剂中的反应性增塑剂分数为至少5wt%。
[0016] 本发明因此涉及两个刚性基底和插入的胶粘膜的层合体，所述胶粘膜为上面规定 的膜。具体地，刚性基底的一个为透明的，优选两个基底均为透明的。
[0017] 出于本说明书的目的，透明基底的雾度值为至多50%;优选地，透明基底的雾度值 不超过10%，非常优选不超过5% (根据ASTM D 1003测量）。
[0018] 出于本说明书的目的，刚性基底例如为玻璃的，金属的，陶瓷的，或者弹性模量 (DIN EN ISO 527)超过lOGPa、优选超过50GPa的其它材料的基底（更具体为片状基底）， 具体地，前述基底的厚度为至少500 ym，而且也可为包含塑料如聚酯（PE)、聚甲基丙烯酸 甲酯（PMMA)、聚碳酸酯（PC)，包含丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS)，或者包含弹性模 量为至少lGPa、但是不超过lOGPa的其它材料的片状基底，具体地，所述塑料基底和弹性模 量为至少lGPa、但是不超过lOGPa的材料的基底的厚度为至少1_。通常，片状基底也以较 高厚度（例如2mm或者更多）使用。
[0019] 将所用基底视为刚性的，尤其是当厚度和弹性模量的乘积为至少500N/mm时。特 别优选使用厚度和弹性模量的乘积为至少2500N/mm，更优选5000N/mm的基底。所用基底越 刚性，使用极薄胶粘带的无气泡层合的困难就越大。然而，本发明的教导已经导致了成功， 甚至对于上述种类的刚性基底的层合。
[0020] 所述胶粘膜与基底的在光学上高质量的粘合产生这样的产物：该产物甚至可用于 在光学上苛求的应用领域如在电子设备领域中粘合透明窗（例如玻璃），例如用于显示器。
[0021] 所述胶粘膜可为单层或者多层，例如三层。在第一种情况中，所述胶粘膜由含增塑 剂的胶粘层组成。三层胶粘膜可例如由载体层和两个胶粘层组成，其中至少一个胶粘层为 以上述方式含增塑剂的胶粘层，这优选适用于两个胶粘层。特别优选地，三层胶粘膜在所述 胶粘层的组成方面对称地构成。
[0022] 所述胶粘层的至少一个优选由这样的胶粘剂组成，所述胶粘剂特征在于根据试验 1 (在lOrad/s的DMA ;试验1)在层合温度的复数粘度为大于2000Pa s，优选大于5000Pa s，并小于lOOOOPa s，优选小于8000Pa s，和根据试验1在高压釜处理温度的复数粘度为大 于500Pa s，优选大于2000Pa s，并小于7000Pa s，优选小于5000Pa s。塑性通过胶粘剂制 剂实现，所述胶粘剂制剂包含增塑剂，更特别为无有机硅并非常优选为无有机硅的反应性 增塑剂。增塑剂在配方中以不小于15%，优选不小于20%，和以不超过40%，优选不超过 35%存在。基于胶粘剂，至少5wt%为反应性增塑剂。在仅添加一种增塑剂的情况下，其为 反应性增塑剂。在存在两种或者更多种增塑剂的情况下，它们在规定的界限内可为反应性 增塑剂和非反应性增塑剂，或者完全为反应性增塑剂。
[0023] 就胶粘而言，反应性增塑剂可固化以达到高极限强度。
[0024] 因此，在一个优选的实施方案中，本发明层合体的胶粘膜在层合后的某个时间固 化，具体地，通过依靠反应性增塑剂固化含增塑剂的胶粘层。
[0025] 所述方案还提出了使用上述胶粘膜胶粘两个刚性基底的方法，其包括两个层合步 骤和任选的高压釜处理步骤。
[0026] 这里，具体地，在第一方法步骤中，将所述胶粘膜层合至两个刚性基底中的一个 上，和在第二层合步骤中，将由此产生的包含第一基底和胶粘膜的组件通过所述胶粘膜侧 层合至另一刚性基底，第二层合步骤在不超过50°C，优选在不超过30°C实施，和所述胶粘 膜的厚度不超过80 y m，和所述胶粘膜包含至少一个掺混有一种或者多种增塑剂的胶粘剂 的胶粘层，所述增塑剂的至少一种为反应性增塑剂，和在胶粘剂中的增塑剂分数总计为至 少15wt %和在胶粘剂中的反应性增塑剂的分数为至少5wt %。
[0027] 两个层合步骤1和2优选在不超过50 °C，优选在不超过30 °C实施。
[0028] 非常优选地，第二层合步骤（更特别地，两个层合步骤）在不主动加热的情况下， 换句话说，具体地在室温（23°C )实施。
[0029] 任选的高压釜处理步骤优选在不超过75°C (尤其是在温度敏感的基底的情况 下），优选在不超过60°C进行。压力优选不超过6bar。高压釜处理温度（如果选择了该步 骤的话）优选高于层合温度（尤其是第二层合步骤的层合温度）至少l〇°C，优选高于层合 温度（尤其是第二层合步骤的层合温度）至少20°C。
[0030] 更特别地，反应性增塑剂为可固化的增塑剂。这在层合步骤2之中和/或之后和 /或在高压釜处理步骤之中和/或之后进行。
[0031] 非常优选地，本发明层合体以下面的方式制造：对于所述胶粘膜本身和/或在层 合体的制造期间，满足以下条件的至少一个，优选满足以下条件的两个或者更多个，并且更 特别地，满足全部以下条件：
[0032] 增塑剂分数 |至少15%,优选至少20%，至多40%~ __优选至多35%_ 在层合温度的复数粘度 >2000 Pas ,~优选>5000 Pas~jT __< 10 000 Pa s,优选< 8000 Pa s_ 在高压釜处理温度的复数粘度 > 500 Pa s,优选> 2000 Pa s且< 7000 Pa s, __优选< 5000 Pa s_ 双面胶枯剂产物的厚度__最大80[xm，优选最大60 [im_
[0033] 本发明胶粘层：
[0034] 所述胶粘层有利地由压敏胶粘剂（PSA)制剂组成。更具体地，可使用的PSA包括 所有线性、星形、支化、接枝或者其它结构的聚合物，优选均聚物、无规共聚物或者嵌段共 聚物，其摩尔质量为至少50 000g/mol，优选至少100 000g/mol，非常优选至少250 000g/ mol。也优选至少小于0°C，更特别为小于-30°C的软化温度。摩尔质量在这种情况下表示 摩尔质量分布的重量平均值，其可例如经凝胶渗透色谱分析得到。将软化温度在这种情况 下理解为准静态玻璃化转变温度（对于无定形系统而言），和熔融温度（对于半结晶系统而 言），其可例如通过动态扫描量热测量法测定。在报告软化温度的数值的情况下，它们涉及 在无定形系统的情况中玻璃化阶段的中点温度，和涉及在半结晶系统的情况中在相变期间 在最大热变化时的温度。
[0035] (通过动态扫描量热法DSC，根据DIN 53 765的测量结果；尤其是章节7. 1和8. 1， 但是在所有加热和冷却步骤中使用l〇K/min的一致加热和冷却速率（参考DIN 53 765 ;章 节7. 1 ;注解1)。最初样品质量为20mg。将PSA预处理（参考章节7. 1，第一运行）。温度 界限：-140°C (而非 Tg-50°C )/+200°C (而非 Tg+50°C )。）
[0036] 可使用的PSA为技术人员已知的所有PSA，尤其是基于丙烯酸（酯）、天然橡胶、合 成橡胶或者乙烯-乙酸乙烯酯的系统。根据本发明，也可使用这些系统的组合。作为实例， 但是不希望施加任何限制，在本发明的意义上有利地可提及从未官能化的a，不饱和 酯开始的无规共聚物，和从未官能化的烷基乙烯基醚开始的无规共聚物。优选使用具有以 下的一般结构的a，0-不饱和烷基酯：
[0037] CH2= C(R1) (C00R2) (I)
[0038] 其中R1为H或者CH#P R2为H或者线性的、支化的或者环状的，饱和的或者不饱和 的烷基原子团，其具有1 -30,更具体地具有4- 18个碳原子。在一般结构（I)的意义上非常 优选使用的单体包括烷基由4-18个C原子组成的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。不希望受到 这种列举所导致的任何限制，这种化合物的具体实例为丙烯酸正丁基酯、丙烯酸正戊基酯、