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壓敏膠中添加紫外線吸收劑對剝離力的影響

發表時間:2021-03-10   訪問量:

   所謂壓敏膠又稱感壓膠,是指不需要溶劑、熱、光等作用,僅以外力輕壓,即可黏附于被著物之接著劑,且欲剝離時,在黏著表面沒有被污染的情況下,很容易剝除。壓敏膠很少單獨直接使用,通常加工成膠帶、標簽等產品,因此使用壓敏膠有幾項必須考量的重點:

    (1)瞬間接著力佳,以確保黏著性;

    (2)剝離性好,防止殘膠;

    (3)使用方便,利于操作。

    市面上常見的抗紫外線膠帶,即是于壓敏膠中添加紫外線吸收劑來吸收紫外線,保護膠材及基材的耐候特性,延長使用壽命;另一種常見的則是運用于光學領域的紫外線阻隔膠帶,也是于壓敏膠中添加紫外線吸收劑來阻隔紫外線,此類型一般會要求阻隔特定波段,保護后方的光學元件避免受紫外線傷害,且常會要求承受耐熱等制程上的沖擊。壓敏膠的測試項目包含:

    (1)初黏力;

    (2)剝離力;

    (3)持黏力;

    (4)感壓接著劑耐熱溫度.

保持力測試儀

常溫型膠帶保持力試驗機10組

環形初粘測試儀

環形初粘測試儀

壓敏膠粘帶剪切破壞溫度實驗儀

壓敏膠粘帶剪切破壞溫度試驗儀

電腦式剝離力實驗儀

電腦式剝離力離型力試驗機


    初黏力又叫潤濕力,是膠黏劑與被黏物輕輕的快速接觸時,膠黏劑對被著物表面的黏合能力;剝離力是每單位寬度破壞壓敏膠和基材之間鍵結所需的力;持黏力是沿黏貼在被黏物上的壓敏膠帶長度方向,垂直懸掛一規定重量的砝碼時,膠帶抵抗位移的能力。上述各項皆有許多國際標準檢驗規范,具體見表1.在光學保護膜領域中,最重要的感壓膠特性為剝離力,因此本文將只探討對剝離力的影響。

壓敏膠標準方法


一、實驗部分

1.1材料

    壓敏膠選用體系為固化溶劑型丙烯酸系,并將此作為空白組(即Blank).選擇常添加于壓敏膠的紫外光吸收劑:Benzophenone結構的粉態產品EV51、Benzotriazole結構的液態產品EV109、Triazine結構的液態產品UV477,以上材料皆為工業級。上述材料之UV-vis穿透光譜見圖1,其溶劑為Tet-rahydrofuran(THF),濃度為100mg/L,量測路徑為1cm.比較各添加2.5phr于壓敏膠中對剝離力的影響。

壓敏膠實驗圖

1.2試片制作方法

    各組依比例稱取樣品,均勻攪拌、消除氣泡后,使用金屬涂布棒與自動涂布機臺,將壓敏膠平均地涂布于透明離型膜上,烘烤后制得25m干燥膠層,再以滾輪護貝機將壓敏膠面與光學級PET進行貼合,并裁剪成25X130mm的尺寸,得到PET/壓敏膠/離型膜的三層結構,待熟成完畢后將離型膜剝除,以電動碾壓滾輪來回共碾壓2次,將壓敏膠面與玻璃貼合,最終得到PET/壓敏膠/玻璃的三層結構,并再次進行熟成,試片即制作完畢。

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真空吸附涂布機臺


1.3檢測項目與方法

    依據ASTM-D1876檢驗規范進行剝離力試驗,并利用電腦式剝離力試驗儀器判讀數據,每組樣品測試3個試片,量測剝離力的區間平均值,數值越大代表越不易剝離;最佳情況為添加紫外線吸收劑并不會影響壓敏膠的本質。此外,再比較樣品經紫外線加速老化試驗機測試過后,剝離力的差異。其中紫外線加速老化試驗機的測試條件為UV光波長340nm光源、曝照能量為0.89W/㎡、恒溫60℃、以玻璃面為照射面、分別照射72h與168h.

UV紫外線加速老化試驗機

UV紫外線加速老化試驗機


二、結果與討論

    觀察圖1發現在相同濃度下,不論是可見光或是紫外線,EV51具有最強的阻隔能力;UV477位于380nm的穿透度與EV51相當;而EV109在380nm的阻隔能力則是略低于上述兩者。對剝離力的影響,使用統計多重群組比較(Dunnett'sMethod)進行數據分析,數據與結果列于圖2與表2.可發現與Blank相比,添加EV51或是EV109對剝離力沒有顯著影響;而UV477的P值小于0.05,代表有顯著影響,換句話說UV477存在于系統時,對剝離力會造成明顯的改變。

剝離力

剝離力數據

    觀察各樣品經過72h及168h的UV后,確認其與0h相比剝離力是否改變,數據分別列于表3~6,并同樣利用多重群組比較(Dunnett'sMethod)進行分析。Blank經過加速老化(UV)72h,剝離力沒有顯著改變,于168h后試片直接斷裂無法上夾具,故無法量測出數值,推測是因為壓敏膠中沒有紫外線吸收劑存在,無法保護后方的PET,導致PET裂化所致。而EV51、EV109與UV477,隨著QUV時間增長,剝離力皆隨之提升,但是EV51及EV109在QUV后,與0h相比并無顯著差異;然而,UV477雖然在光學上的行為表現優異,但不論是經過紫外線照射72h或是168h時,依統計軟件分析顯示皆有顯著變化,且UV477經過QUV后會衍生殘膠的問題,如圖3所示。

實驗數據

實驗數據

實驗數據

樣品剝離后結果

三、結論

    本研究使用不同的紫外線吸收劑,各添加2.5phr于壓敏膠中,藉由統計軟件分析剝離力數據,并依ASTM-D1876檢驗規范進行試驗。發現添加永光化學的EV51或EV109于系統時,剝離力沒有明顯的改變。在紫外線加速老化試驗中,發現空白組無法承受168h的紫外線照射;添加EV51或EV109與0h相比不影響剝離力的表現;而UV477之剝離力有顯著提升,且有殘膠的問題存在。


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