双面压敏胶带实现可移除性能的几种途径

刘 波

（3M中国有限公司，上海 200233）

双面压敏胶带实现可移除性能的几种途径

刘 波

（3M中国有限公司，上海 200233）

针对用户在双面压敏胶带产品使用中对于可清洁移除无残胶的要求，描述了胶带移除时可能产生的几种情况，综述了当前压敏胶带制造行业内研发较为成熟的几类具有可移除性双面压敏胶带产品以及各自的特点和使用方法，为今后有此类需求的用户在产品选择时提供了参考依据。

压敏胶带；可移除；无残胶

Abstract:In allusion to user’s requests of clean removability and residue-free of double-sided pressure sensitive adhesive tape,the possible occurred failure modes during tape removing were described,then a few popular removable tape products in current PSA tape industry with features and application methods were introduced,which could be used as references for users with similar requests.

Key words:PSA tape;removable;residue-free

前 言

压敏胶，俗称不干胶，由于其独特的黏弹性体结构，只要对其施加一定的压力，就能立即达到粘接物体的目的，相比于传统胶黏剂产品，极大地简化了使用方法，因此得到了迅速的发展。根据压敏胶制品的结构、性能以及用途等，可以将其从不同角度进行分类。双面压敏胶带就是按照压敏胶制品的结构划分出的一大类产品，由于其正反两面都具有压敏胶的粘接特性，可以将不同物件直接粘合在一起，在工业生产、日常生活、建筑装潢、交通运输等诸多领域被广泛应用。在双面压敏胶带产品系列中，我们又以用户是否有将其从被粘物表面清洁移除需求来细分，可将其分为永久粘接型（permanent）和可清洁移除型(removable)[1]。

区别于单面压敏胶制品中的表面保护膜或喷涂遮蔽胶带等，往往对压敏胶移除后的被粘物表面受污染程度格外关注，但对使用过程中压敏胶制品对物件的粘接强度要求并不高，只要在施工或运输途中不脱落即可。然而用户在选择使用可移除型双面压敏胶带时，总是希望将两个物件在一定时间内能够相互牢固粘接，直至需要分离时才对粘接界面的残胶状况提出要求。这看似矛盾的一组需求在许多应用场合具有现实意义，如产品组装时由于质量问题造成的重工需要、产品加工时制程需要的临时固定、产品维修或回收再利用时的可拆卸需要等，用户对双面压敏胶带的粘接性能和可清洁移除性能都提出了较高的要求，这为压敏胶带制造商出了一道难解之题。

市面上普通的双面压敏胶带大多属于永久粘接型，此类产品的用户在面临胶带移除需求时往往采用暴力强拆的方式，再用清洁剂或其他工具去除表面残胶，这样时常容易损坏被粘物本体结构，表面残胶清洁也非常困难，费时费力且效果不好。目前，关于永久粘接型双面压敏胶带的研究和介绍已有很多报道，但对于可移除型压敏胶带的介绍却少有报道。本文简要介绍了压敏胶带制造业内研发较为成熟的几种具有可清洁移除性双面压敏胶带及其特点，为有此类需求的用户在产品选择时提供了参考依据。

1 胶带移除后的界面状况

当使用双面压敏胶带粘接的物体相互分离时，根据分离界面的状况，大多出现以下几种模式[2]：

(a)胶层内聚破坏

被粘物表面均完整地覆有残胶，触摸有粘手感觉。表明分离界面发生在压敏胶层内部，受外力导致胶层发生内聚破坏。

(b)界面粘合破坏

一种情况是压敏胶带完整的残留在一方的被粘物表面，触摸有粘手感觉，而另一方被粘物表面完整，没有任何肉眼可观察到的残胶，触摸也无粘手感觉。另一种情况是双方被粘物件表面都能实现与压敏胶带的清洁分离，无残胶。对于有胶带清洁移除需要的用户来说，界面粘合破坏的分离模式是最理想和满意的。

(c)粘基破坏

这类破坏模式仅针对有基材的双面压敏胶带。压敏胶带的一侧胶层与中间基材完整的脱离，一方被粘物表面有完整的胶层残留，触摸有粘手感，而胶带的基材与另一侧胶层都完整的残留在另一方被粘物表面。

(d)被粘物内聚破坏

对于使用双面压敏胶带实现永久粘接的应用，这是最理想的效果，表明压敏胶带与被粘物的粘接非常牢固，受到外力时即使造成被粘物表层结构与本体发生内聚破坏分离，也未导致粘接界面和胶层内部的破坏。用户需要更加关注被粘物表层与内部自身的结构强度。

笔者之所以先要求学生自己判断赠绢者为谁，是笔者认为教师应该在教学过程中创造机会让学生“丢脸”，迫使他们在此过程中尽可能地将自己的错误和各种问题暴露出来。毕竟，有时候“没有错误、没有问题”才是最大的错误和问题，因为这时候没有发现错误和问题并不等于它们不存在，而说明我们没能将它们从被掩盖的地方及时发现。日后一旦机缘巧合让这些错误和问题忽然爆发出来，其后果往往比平时就已经暴露还要严重。

(e)混合破坏

被粘物相互分离时，往往出现以上几种破坏模式共存的现象，产生这种情况的原因较为复杂，压敏胶带，被粘物及粘接方法等都有影响，不作过多分析描述。

2 几类可移除性压敏胶带产品

（1）高性能无纺布基材的双面压敏胶带

选取质地柔软但具有高抗拉伸强度的无纺布作为基材，涂覆以综合性能优良的丙烯酸体系压敏胶制成的双面胶带具有良好的可剥离性。由于无纺布的纤维网络状结构，在横向和纵向都具有优异的抗拉伸强度，同时实现压敏胶与基材的充分浸润，建立牢固的粘基力强度。另外通过配方调节控制压敏胶的黏弹性平衡，以确保具有高内聚强度和良好的粘接强度。以3M公司市售的某款此类产品为例，测试结果表明胶带在常见金属材料和工程塑料上的剥离力强度可达10N/cm左右，室温下静态剪切强度在10000min以上，具有良好的粘接综合性能。在胶带移除剥离的过程中，没有发生拉伸断裂，也没有发生胶层的内聚破坏和粘基破坏，具有可清洁移除的特性。

这种性能优异的无纺布双面胶带可用于电子电器产品以及办公设备的零部件组装，既能保证牢固的粘接强度，又便于日后的维修拆卸。对于大部分被粘材料，胶带可以实现清洁剥离，但对于一些高表面能的极性材料如PVC、PC等，有时仍不可避免出现少许残胶。此外，由于双面胶带的移除是通过剥离的方式进行，更适用于柔性片材对硬质材料的粘接，对于硬质材料与硬质材料的对粘，需要通过其他方法先使压敏胶带与一方被粘物表面实现界面分离后，才能再进行胶带剥离移除作业。

（2）双面黏性差异化压敏胶带

通过在胶带基材的两面涂覆黏性不同的压敏胶，使胶带的正反面具有不同的黏接力。使用时只要将胶带的弱黏面贴附在将来有清洁移除需要的物件表面，而另一面的压敏胶具有强黏性，可对被粘物件表面实现永久粘接。当前，市面上各大胶带厂商推出的这类差异化胶带多为聚酯薄膜基材的双面压敏胶带。考虑到被粘物件的表面性质各有不同，为避免胶带移除时产生残胶，弱黏面的压敏胶黏性也细分为中黏性、低黏性，以满足不同材料不同情况使用。

由于该类胶带的清洁移除功能是通过牺牲压敏胶部分黏性来实现，故常用于对粘接强度要求不高的应用，或辅以其它固定手段确保强度。此外，黏性差异化双面胶带只能实现单方面的清洁无残胶，而另一侧被黏物表面的压敏胶清除依然困难。

（3）可拉伸移除的双面压敏胶带

压敏胶带的基材为特殊的高分子聚烯烃材质，双面涂覆压敏胶[3]。粘接方法和要求与普通的双面压敏胶带无区别，施加压力即可实现粘接强度的建立。当需要对胶带移除时，只要握住胶带的一端保持与粘接界面水平并沿长度方向用力拉伸，胶带会发生严重屈服变形，伸长率可达400%以上，但由于基材的断裂强度较高，可确保在拉伸过程中不会发生断裂，使胶带能顺利地从被粘物界面间抽出移除。利用这个技术，3M公司多年前就在民用市场推出了可重复利用的无痕厨卫挂钩背胶。随后在工业市场，3M公司又推出相关产品系列，为产品组装行业提供了创新的可重工粘接解决方案。

可拉伸移除胶带的优势在于可以实现双面的清洁移除，对于移除工艺也无需额外的专用设备。此外，只要压敏胶成分结构稳定，既可用于临时粘接应用，也可以用于永久粘接长期使用。为了达到良好的移除效果，这类产品在使用过程中也有一些注意事项。由于压敏胶带的移除性是通过外力拉伸实现的，在粘接过程时，最好需要预留一小段胶带外露于粘接面作为拉手便于移除时夹持施力。另外因为胶带移除时的拉伸方向对于能否顺利实现清洁移除至关重要，对于结构复杂的被粘物件，需要确认是否有足够的空间实施胶带的移除作业。

（4）热敏可移除压敏胶带

在压敏胶中掺入有热膨胀性的微珠，其胶带产品在加热条件下具有可移除性能[4]。在正常使用温度范围内，胶带具有普通压敏胶的特性。当需要移除胶带分离被粘物时，只要对胶带升温至80℃以上，压敏胶层中的微珠开始发生体积剧烈膨胀7～10倍，直至在粘接界面形成凸起部分，迫使压敏胶层与被粘物表面接触面积骤减，实现清洁移除。除此之外，也有技术专利报道通过在压敏胶层中加入无机或有机发泡剂如碳酸氢铵，三氯氟化甲烷等，也可使胶带具有可移除性[5]。

还有一种利用温度因素来控制压敏胶可移除性的途径是通过在压敏胶主体大分子链上接枝可结晶的侧链聚合物来实现。Schmitt等人在普通压敏胶中引入侧链结晶聚合物制成的加热型压敏胶，在其熔点温度以下具有很好的粘接强度，与普通压敏胶无异，而当温度超过熔点后，侧链结晶聚合物熔融呈无定形状，使其胶带的剥离力降低90%，可以与被粘物轻易分离[6]。

由此可见，无论利用何种原理，这类压敏胶产品的移除功能必须通过对胶层的加热来实现。考虑到被粘物件的耐热性能，使用时要注意压敏胶带的加热剥离温度是否会对被粘物造成影响。另外，如果在粘接使用过程中意外达到可剥离温度，则会导致压敏胶带粘接提前失效，故热剥离性压敏胶带通常用于短期临时粘接用途，如半导体，电子元件加工及医疗用品行业等[7]。考虑到此类胶带对温度的敏感性，其存储和运输条件也有别与普通的压敏胶带，需要对温度进行严格管控，增加了额外的成本。

（5）UV光敏可移除压敏胶带

通过在压敏胶体系中部分加入含有不饱和官能键经辐射可交联的低聚物及可共聚的多官能基单体，可使压敏胶的粘接性能在UV光照前后发生显著变化，实现清洁剥离的功能[8]。该项技术最初被应用于半导体切割行业中对晶圆片材的固定。在UV光照前，压敏胶具有良好的初黏性和粘接强度，晶圆片用胶带固定在基台上后进行切割或研磨工艺作业。作业完毕后，用UV光以一定强度对粘接面进行短时间的辐照，压敏胶体系内的活性官能团发生进一步交联反应直至交联过度，致使压敏胶层失去黏弹态特征，粘接性大大降低，实现胶带与晶圆片的清洁分离[9]。此外，压敏胶层经UV辐照还会发生一定程度的体积收缩，使胶层与被粘物的接触面积缩小，也有助于粘接界面的分离。这一独特的粘接移除性能，同样可以被应用于其他行业，具有广阔的前景，各大压敏胶制品公司也都纷纷推出相关产品。例如3M公司研发中的某款UV可移除压敏胶带，在UV光照前在不锈钢板上的剥离力有14N/cm，而光照后可迅速下降至0.4N/cm，只需轻轻抖动，即可实现胶带与被粘物件的清洁分离。

由于光敏可移除胶带需要利用UV光照降低黏性实现粘接界面分离，这就要求至少一方被粘物具有透明度，利于UV光线穿透，如玻璃，PC、PMMA等材料，这在一定程度局限了此类产品的应用。另外，由于该类产品的压敏胶体系中存在不稳定的化学键结构，不适用于长期永久粘接，同前述的热敏型可剥离胶带类似，更适用于加工过程中的短期粘接。由于阳光或生活生产照明光线中都或多或少含有紫外光线，该类产品在使用前要求必须避光包装保存以防提前失效。

3 结 语

伴随工业化生产的不断发展和日常生活水平的提高，有关双面压敏胶带清洁可移除性的需求日益增多，有望在许多领域取代传统的连接或固定方式，具有广阔的应用市场。当前国内外众多生产厂家和科研机构都将此领域作为重点研究方向大力发展，但真正已具备产业化能力并被市场所认可的技术和产品依然掌握在少数几大胶带生产巨头手中，水平差距相当明显。

另一方面，虽然可移除性双面压敏胶带的实现方式有多种途径，但或多或少都存在一些短板，应用领域受到局限。我们相信随着新材料和新工艺的技术发展，不断会有性能更出色，使用更便捷的可移除性双面压敏胶带面向市场。

［1］何敏,张秋禹.压敏胶(带)的可剥离性能地研究进展［J］.中国胶粘剂,2008(17):44.

［2］杨玉昆,吕凤亭.压敏胶制品技术手册［M］.北京：化学工业出版社,2004:51.

［3］RAIF KORPMAN.Pressure-sensitive adhesive tape having extensible and elastic backing composed of a block copolymer:US4024312［P］.1977-05-17.

［4］MURATA AKIHISA,OSHIMA TOSHIYUKI,ARIMITSU YUKIO,et al,Heat-peelable pressure sensitive adhesive sheet：US，7718257［P］.2010-05-18.

［5］ARIMITSU YUKIO,MURATA AKIHISA,KISHIMOTO TOMOKO.Heat-peelablepressuresensitiveadhesivesheetandmethod for processing adherend using the heat-peelable pressure-sensitive adhesive sheet.US,7811647［P］.2010-10-12.

［6］CLARKE R,LARSON A,SCHMITT E E,et al.Temperature switchable pressure sensitive adhesives［J］.Adhesives Age,1993(9):39～41.

［7］杨斌,赵彩霞.具有温度开关特性的侧链结晶聚合物及其应用［J］.高分子通报,2008(5):69.

［8］KARUNASENA ALAHAPPERUMA,STEVNE S KANTNER.Clear adhesive sheet：US,6472065［P］,2002-10-29.

［9］王兴嘉,石训嘉.用于制作半导体晶圆的感压胶带：CN,1264161［P］.2000-08-23.

Several Removing Approaches of Double-Sided Pressure Sensitive Adhesive Tape

LIU Bo

（3M China Limited,Shanghai 200233,China）

TQ 436.3

A

1001-0017（2012）02-0067-03

2011-09-14

刘波（1981-）男，材料学硕士，现从事工业胶带、胶黏剂产品技术服务工作。