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第139篇|剝離接著力

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第139篇|剝離接著力
Peel Adhesion


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一句話定義
剝離接著力(Peel Adhesion)是指接著材料在特定角度與速度下,從被接著物表面被剝離時所需的力量,用以評估接著界面的結合能力,是壓敏膠(PSA)、膠帶、標籤、保護膜與功能膜最重要的性能指標之一。


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為什麼重要
有些膠。


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貼上很容易。


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撕下也很容易。


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有些膠。


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貼上很容易。


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撕下卻像拆房子。


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而這個差異。


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工程師通常不會說:
這支膠比較黏。


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而是說:
它的Peel比較高。


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因為真正的接著工程。


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討論的是數據。


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不是感覺。


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Peel Adhesion是什麼?
Peel。


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意思是:
剝離。


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Adhesion。


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意思是:
接著。


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因此:
Peel Adhesion。


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就是:
將膠從基材表面撕開時。


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所需要的力量。


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為什麼要測Peel?
因為許多產品。


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實際失效方式。


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就是被剝開。


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例如:
標籤。


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保護膜。


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雙面膠。


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膠帶。


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醫療貼布。


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幾乎都屬於剝離破壞。


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Peel與Tack不同
很多人容易混淆。


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Tack。


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是瞬間接觸能力。


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Peel。


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是接著後的剝離能力。


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兩者完全不同。


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Tack與Peel比較
項目    Tack    Peel
測試時間    瞬間    接著後
代表意義    初黏    接著強度
測試方式    輕觸    剝離


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Peel測試原理
將膠帶貼附於基材。


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再以固定速度拉開。


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測量所需力量。


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最常見測試角度
180° Peel


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90° Peel


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T-Peel


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180° Peel
最常見方法。


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膠帶反向折返。


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形成:
180度角。


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示意
可表示為:
基材
←
膠帶


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形成反向剝離。


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90° Peel
常見於:
硬質基材。


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例如:
金屬。


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玻璃。


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T-Peel
常見於:
軟對軟貼合。


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例如:
軟包裝。


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薄膜。


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Peel單位
常見:
N/25mm


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N/in


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gf/25mm


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kgf/cm


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什麼是高Peel?
依應用不同。


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標籤膠:
5–15 N/25mm


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工業膠帶:
20–50 N/25mm


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VHB膠帶:
可超過100 N/25mm


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Peel從哪裡來?
很多人以為:
只是膠比較黏。


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其實不是。


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Peel來自:
多種機制共同作用。


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第一個因素
Wetting。


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潤濕能力。


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為什麼?
接觸面積越大。


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Peel通常越高。


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第二個因素
界面作用力。


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例如:
Van der Waals Force。


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氫鍵。


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極性作用力。


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第三個因素
膠層厚度。


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通常:
膠越厚。


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Peel越高。


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原因
更多能量被吸收。


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因此剝離變困難。


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第四個因素
黏彈性。


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即:
Viscoelasticity。


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為什麼重要?
剝離時。


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材料必須變形。


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吸收能量。


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才能維持高Peel。


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Peel與Tg
一般而言:
T_gdownarrowRightarrow Peeluparrow


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低Tg材料。


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通常Peel較高。


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Peel與2-EHA
2-EHA。


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是PSA重要單體之一。


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原因:
可提高Peel。


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Peel與增黏樹脂
Tackifier。


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增加:
潤濕能力。


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通常提升:
Peel。


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Peel與交聯
事情開始變有趣。


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交聯增加。


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不一定提高Peel。


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為什麼?
交聯太高。


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材料變硬。


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潤濕下降。


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Peel反而下降。


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典型關係
Crosslink DensityuparrowRightarrow Peeldownarrow


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但:
Shear上升。


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PSA三角關係
工程師最頭痛的地方:


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Tack。


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Peel。


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Shear。


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彼此互相牽制。


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可表示為:
Tackleftrightarrow Peelleftrightarrow Shear


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Peel與表面能
高表面能基材:
容易產生高Peel。


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例如:
金屬。


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玻璃。


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PET。


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低表面能基材
例如:
PP。


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PE。


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矽膠。


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Peel通常較低。


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Peel與老化
隨時間增加。


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部分PSA會出現:
Build-Up。


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即:
Peel逐漸增加。


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為什麼?
膠持續流動。


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接觸面積增加。


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Peel失效模式
Adhesive Failure
界面破壞。


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Cohesive Failure
膠體破壞。


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Substrate Failure
基材破壞。


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哪種最好?
通常:
Substrate Failure。


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代表膠比基材還強。


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Peel與電子材料
保護膜。


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OCA。


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功能膜。


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大量依賴Peel控制。


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Peel與醫療材料
太低。


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容易脫落。


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太高。


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撕除疼痛。


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必須精準控制。


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Peel與汽車產業
車身膠帶。


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結構膠帶。


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要求長期穩定Peel。


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Peel與包裝產業
標籤系統。


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封箱膠帶。


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重要品質指標。


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Peel與可回收設計
未來趨勢之一:
Debondable Adhesive。


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控制Peel下降。


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方便拆解回收。


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重要數據或表格
常見Peel測試
方法    說明
180° Peel    最常見
90° Peel    硬基材
T-Peel    軟材貼合


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Peel影響因素
因素    對Peel影響
Wetting    ↑
Tackifier    ↑
膠厚    ↑
高Tg    ↓
過度交聯    ↓


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失效模式
模式    意義
Adhesive Failure    界面失效
Cohesive Failure    膠體失效
Substrate Failure    基材破壞


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與接著工程的關係
Peel Adhesion直接影響:
Label Performance
標籤性能。


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PSA Design
壓敏膠設計。


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Functional Film
功能膜性能。


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Medical Adhesive
醫療貼片。


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Automotive Tape
車用膠帶。


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User Experience
使用體驗。


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因此是接著工程最重要的評估指標之一。


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標籤案例
物流標籤。


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必須具備足夠Peel。


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電子案例
保護膜。


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需控制可撕除性。


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車用案例
雙面膠帶。


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需長期維持Peel。


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常見應用
PSA
壓敏膠。


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Label Adhesive
標籤膠。


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Protective Film
保護膜。


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Automotive Tape
車用膠帶。


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Medical Tape
醫療膠帶。


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Functional Film
功能膜。


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相關名詞
    •    Pressure Sensitive Adhesive(壓敏膠)
    •    Tack(初黏力)
    •    Loop Tack(環形初黏力)
    •    Shear Strength(剪切強度)
    •    Tackifier(增黏樹脂)
    •    Viscoelasticity(黏彈性)
    •    Surface Energy(表面能)
    •    Debondable Adhesive(可拆解接著劑)


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FAQ
Q1:Peel越高越好嗎?
不一定。
需依應用設計。


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Q2:Peel與Tack哪個重要?
兩者都重要。
但代表不同性能。


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Q3:為什麼有些膠越放越難撕?
因為Peel Build-Up效應。


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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,Peel Adhesion是最容易被誤解的接著指標之一。
許多人認為高Peel代表好膠。
其實未必。
真正優秀的接著設計。
不是讓膠永遠撕不下來。
而是在需要固定時牢靠。
需要拆除時可控。
從物流標籤到手機保護膜。
從醫療貼布到車用膠帶。
Peel其實代表的是材料與人之間的互動體驗。
而不只是接著力本身。


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延伸閱讀
    •    Pressure Sensitive Adhesive(壓敏膠)
    •    Tack(初黏力)
    •    Loop Tack(環形初黏力)
    •    Shear Strength(剪切強度)
    •    Tackifier(增黏樹脂)
    •    Viscoelasticity(黏彈性)
    •    Surface Energy(表面能)
    •    Debondable Adhesive(可拆解接著劑)


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參考文獻
    1.    Satas, D. Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology.
    2.    Benedek, I. Pressure-Sensitive Adhesives and Applications.
    3.    ASTM D3330 – Peel Adhesion of Pressure Sensitive Tape.
    4.    FINAT Test Methods for Self-Adhesive Labels.
    5.    Journal of Adhesion Science and Technology.
    6.    International Journal of Adhesion and Adhesives.
    7.    Progress in Polymer Science.
    8.    Adhesives Age Technical Handbook.
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