Development of pressure sensitive adhesive tapes for temporary applications at high temperatures

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDissertation

Abstract

Neben der Verwendung von Haftklebstoffen in Haushalt und Büro, wo sie in Form von Klebebändern, Dekorfilmen und Haftnotizen eingesetzt werden, gibt es auch eine Vielzahl an industriellen Anwendungen. Diese umfassen den Schutz von Oberflächen, das Etikettieren und Verpacken, die Montage von Autoteilen, sowie den Einsatz in der Mikroelektronikindustrie. Als Basis für Haftklebstoffe werden (visco-) elastische Polymere wie z.B. Kautschuke, Polyacrylate oder Polysiloxane verwendet. Diesen können beim Formulieren des Klebstoffes Additive wie Klebrig- oder Weichmacher, Stabilisatoren, etc. hinzugefügt werden. In der vorliegenden Arbeit wird ein Klebeband für temporäre Anwendungen in der Mikroelektronikindustrie entwickelt. Dabei muss das Klebeband zunächst eine hohe Klebkraft aufweisen, und am Ende des Prozesses, bei dem hohe Temperaturen und Drücke (bis 200 °C, 20 bar) herrschen, rückstandslos entfernt werden können. Diese widersprüchlichen Anforderungen werden einerseits über die Anpassung der Klebeeigenschaften des Haftklebers und andererseits über die Einführung einer Release-Funktion, realisiert. Letztere wird mittels UV-induzierter Vernetzung des Klebstoffes umgesetzt, die zur Verringerung der Klebkraft sowie zur Erhöhung der Kohäsion und der Glasübergangstemperatur (Tg) des Klebstoffes führt. Zunächst werden Acrylat-Copolymere und Epoxy-Harze synthetisiert und als Basis für den zu entwickelnden Haftklebstoff verwendet. Die Klebeeigenschaften der Polymere werden über ihre Zusammensetzung variiert. Außerdem werden aromatische Monomere eingebaut, um die thermische Stabilität des Klebstoffs zu erhöhen. Vinyl- bzw. Acryl-Gruppen in den Polymerseitenketten dienen als photo-reaktive Einheiten, welche während dem UV-induzierten Release vernetzen. Die hergestellten Polymere werden mit Hilfe von IR- und NMR-Spektroskopie als auch mit GPC, TGA und DSC charakterisiert. Der zweite Teil dieser Arbeit befasst sich mit der Herstellung und der Funktionsprüfung des entwickelten Klebebands. Dazu werden PET-Trägerfolien mit Lösungen der synthetisierten Polymere beschichtet und auf unterschiedlichen Substraten appliziert. Erste Ergebnisse zeigen einen deutlichen Vorteil der Acrylat-Klebstoffe. Weitere Entwicklungsschritte führen zum Einsatz von Klebersystemen, die sich aus einem Acrylat-Copolymer, multifunktionellen Monomeren und einem Photoinitiator zusammensetzen und unter Bestrahlung mit UV-Licht „semi-interpenetrating networks“ (semi-IPN) ausbilden. Die Kleberschichten werden hinsichtlich ihrer Reaktionskinetik (IR), ihres Tg (DSC) und ihrer thermischen Stabilität (TGA) untersucht. Die Funktion und die Ablösbarkeit der Klebebänder nach Anwendung bei Temperaturen bis 240 °C werden mit Hilfe von Lichtmikroskopie beurteilt. Dabei werden der Einfluss der Substratoberfläche, der Klebstoffzusammensetzung und der Herstellungsmethode, sowie die Auswirkung verschiedener Prozessparameter untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass die Ablösbarkeit durch den Einsatz von Polymeren mit hohem Tg und hoch funktionellen Monomeren verbessert wird, da diese Formulierungen unter UV-Bestrahlung in hohem Grad vernetzen. Dies ist vorteilhaft bezogen auf Wechselwirkungen zwischen Kleber und Substrat, welche sowohl von der chemischen Zusammensetzung als auch von der Topographie des Substrats beeinflusst werden. Zusätzlich verbessern Corona-Behandlung des Trägers und die Anwendung von Haftvermittlern die Anbindung des Klebstoffes an den PET-Träger und in Folge dessen auch die Ablösbarkeit des Klebebands. Es wurden zwei Methoden zur Herstellung von Klebebändern entwickelt, aus denen sich unterschiedliche Vernetzungsgrade der Kleberschicht ergeben. Der entwickelte UV-reaktive Haftklebstoff erfüllt alle genannten Anforderungen und bietet somit ausreichende Klebkraft während der Anwendung, sowie einfache und rückstandfreie Entfernung nach Prozessierung bei 180 °C auf rauen und adhäsionsbegünstigten Oberflä

Details

Titel in ÜbersetzungEntwicklung von Klebebändern auf Basis von Haftklebstoffen für temporäre Hochtemperaturanwendungen
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDr.mont.
Gradverleihende Hochschule
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Kern, Wolfgang, Beurteiler A (intern)
  • Gatterer, Karl, Beurteiler B (extern), Externe Person
StatusVeröffentlicht - 2019