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第138篇|感壓型接著劑

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第138篇|感壓型接著劑
Pressure Sensitive Adhesive (PSA)



一句話定義
感壓型接著劑(Pressure Sensitive Adhesive, PSA)是一類在常溫下僅需施加輕微壓力,即可迅速與被接著物形成穩定接觸並產生接著力的高分子材料,其接著行為主要來自潤濕(Wetting)、黏彈性(Viscoelasticity)與分子間作用力(Intermolecular Force)的綜合作用。



為什麼重要
你每天至少接觸它幾十次。



手機保護膜。



便利貼。



雙面膠。



標籤紙。



醫療貼布。



汽車膠帶。



電子膠帶。



快遞標籤。



甚至信用卡背面的保護膜。



幾乎都來自:
PSA。



它可能是全世界最常被使用。



卻最少人理解的接著技術。



PSA是什麼?
PSA。



全名:
Pressure Sensitive Adhesive。



中文:
感壓型接著劑。



又稱:
壓敏膠。



為什麼叫感壓?
因為接著行為來自:
Pressure。



即:
壓力。



PSA與一般膠差在哪?
傳統膠:
等待固化。



等待反應。



等待乾燥。



PSA:
不用。



只需貼上。



立即產生接著力。



PSA的接著機制
並非化學反應。



而是:
物理接著。



接著過程
表面接觸

潤濕

分子吸引

形成接著



可表示為:
Wettingrightarrow Contactrightarrow Adhesion



PSA最重要的能力
不是黏。



而是:
快速接觸。



為什麼?
因為任何材料。



只要碰不到表面。



都不可能產生接著。



PSA的第一步
Wetting。



即:
潤濕。



Wetting是什麼?
接著劑流入表面微觀凹凸。



增加接觸面積。



PSA真正核心
其實是:
Viscoelasticity。



即:
黏彈性。



黏彈性是什麼?
同時具有:
液體流動性。



與固體彈性。



為什麼重要?
太硬。



貼不上去。



太軟。



撐不住重量。



因此PSA必須介於兩者之間。



PSA三大性能
全球PSA工程師每天都在討論:
Tack
初黏力。



Peel
剝離力。



Shear
剪切強度。



Tack
接觸瞬間的黏著能力。



俗稱:
一碰就黏。



Peel
撕下時所需力量。



代表界面接著能力。



Shear
長時間承受力量能力。



代表內聚力。



PSA工程師的痛苦
因為三者互相衝突。



可表示為:
Tackleftrightarrow Peelleftrightarrow Shear



提高一項。



常常犧牲另一項。



PSA主要類型
Acrylic PSA
壓克力型。



Rubber PSA
橡膠型。



Silicone PSA
矽膠型。



Acrylic PSA
目前市場主流。



優勢:
    •    耐候佳
    •    耐UV佳
    •    耐老化佳



Rubber PSA
優勢:
    •    初黏高
    •    成本低



缺點:
    •    易老化



Silicone PSA
優勢:
    •    耐高溫
    •    耐低溫
    •    耐化學性



價格最高。



PSA與Tg
設計核心之一。



通常:
T_gdownarrowRightarrow Tackuparrow



因此:
低Tg有利於初黏。



PSA與2-EHA
最重要單體之一。



原因:
超低Tg。



約:
-70°C。



PSA與MMA
提高:
    •    Cohesion
    •    Heat Resistance



PSA與增黏樹脂
Tackifier。



提高:
初黏力。



潤濕速度。



PSA與交聯
交聯增加:



提高:
Shear。



降低:
Tack。



可表示為:
Crosslink DensityuparrowRightarrow Shearuparrow



PSA與厚度
膠層增加。



通常:
Peel提高。



成本提高。



PSA與表面能
高表面能材料:
容易接著。



低表面能材料:
較難接著。



例如:
PP。



PE。



矽膠。



PSA與電子產業
大量應用於:
    •    保護膜
    •    雙面膠
    •    導熱膠
    •    EMI材料



PSA與車用產業
應用於:
    •    車身飾條
    •    車用膠帶
    •    隔音材料



PSA與醫療產業
應用於:
    •    傷口貼布
    •    ECG貼片
    •    醫療膠帶



PSA與標籤產業
全球最大市場之一。



PSA與物流
每個快遞標籤。



幾乎都使用PSA。



PSA與功能膜
保護膜。



離型膜。



光學膜。



皆大量使用。



PSA與ESG
水性PSA。



無溶劑PSA。



逐漸成為主流。



PSA未來趨勢
Recyclable PSA
可回收PSA。



Debondable PSA
可拆解PSA。



Bio-Based PSA
生質PSA。



Smart PSA
智慧型PSA。



重要數據或表格
PSA三大性能
性能    意義
Tack    初黏力
Peel    剝離力
Shear    剪切強度



PSA主要類型
類型    特性
Acrylic PSA    耐候佳
Rubber PSA    初黏高
Silicone PSA    耐高低溫



PSA與一般接著劑比較
項目    PSA    PU膠
固化需求    無    
接著速度    即時    
重工性    高    
耐熱性    中    
操作便利性    高    



與接著工程的關係
PSA直接影響:
Tack
初黏力。



Peel Adhesion
剝離力。



Shear Strength
剪切強度。



Wetting
潤濕能力。



Durability
耐久性。



User Experience
使用體驗。



因此是現代接著工程最重要的技術平台之一。



電子案例
手機保護膜。



大量採用:
Acrylic PSA。



車用案例
3M VHB類結構膠帶。



本質也是PSA技術。



醫療案例
透氣貼布。



心電圖貼片。



皆屬PSA應用。



常見應用
Label Adhesive
標籤膠。



Double-Sided Tape
雙面膠帶。



Protective Film
保護膜。



Medical Adhesive
醫療膠。



Automotive Tape
車用膠帶。



Electronic Tape
電子膠帶。



相關名詞
    •    Pressure Sensitive Adhesive(壓敏膠)
    •    Tack(初黏力)
    •    Peel Adhesion(剝離接著力)
    •    Loop Tack(環形初黏力)
    •    Shear Strength(剪切強度)
    •    Tackifier(增黏樹脂)
    •    Acrylic PSA(壓克力壓敏膠)
    •    Viscoelasticity(黏彈性)



FAQ
Q1:感壓型接著劑與壓敏膠有差別嗎?
沒有。
兩者是相同技術名稱。



Q2:PSA為什麼不用硬化?
因為接著力主要來自物理作用與黏彈性。



Q3:PSA最重要性能是什麼?
Tack、Peel與Shear三者平衡。



APLC觀點
根據亞瑪里高分子於接著工程與界面工程領域之實務經驗,PSA最大的誤解,是被認為只是「會黏的膠」。
事實上。
PSA是整個接著工程裡最精細的平衡藝術之一。
它既要夠軟。
能快速潤濕表面。
又要夠強。
能承受長期載荷。
還要兼顧耐熱、耐候與加工性能。
從手機保護膜到汽車結構膠帶。
從醫療貼片到太空材料。
PSA證明了一件事:
真正高明的接著技術。
不一定需要化學反應。
有時候只需要一個輕輕的按壓。



延伸閱讀
    •    Pressure Sensitive Adhesive(壓敏膠)
    •    Tack(初黏力)
    •    Peel Adhesion(剝離接著力)
    •    Loop Tack(環形初黏力)
    •    Shear Strength(剪切強度)
    •    Tackifier(增黏樹脂)
    •    Acrylic PSA(壓克力壓敏膠)
    •    Viscoelasticity(黏彈性)



參考文獻
    1.    Satas, D. Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology.
    2.    Benedek, I. Pressure-Sensitive Adhesives and Applications.
    3.    Skeist, I. Handbook of Adhesives.
    4.    Encyclopedia of Polymer Science and Technology.
    5.    Journal of Applied Polymer Science.
    6.    International Journal of Adhesion and Adhesives.
    7.    Progress in Polymer Science.
    8.    Adhesives Age Technical Handbook.
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