JP2000504283A - 接合型熱可塑性エラストマ・バリヤ層 - Google Patents
接合型熱可塑性エラストマ・バリヤ層Info
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Abstract
(57)【要約】
熱可塑性エラストマ・バリヤ層(14)を開示する。熱可塑性エラストマ・バリヤ層(14)を基板(12)につなぎ合わせ、汚染物の基板への浸透を防止し、更に、浸透物が基板を透過して汚染することを防止する。熱可塑性エラストマ・バリヤ層の基板への接続は熱接続プロセスによってなされる。
Description
【発明の詳細な説明】
接合型熱可塑性エラストマ・バリヤ層
関連出願への相互参照
本特許出願は、1996年10月28日付の米国特許出願08/736,83
0の一部継続特許出願である。
発明の分野
本発明は、概して、弾性材料に関し、特に汚染物が基板を通して浸透するのを
防止し、または基板を通して浸透する恐れのある汚染物が、基板を通過して浸透
するのを防止するために、基板に接合される熱可塑性エラストマ・バリヤ層に関
する。
発明の背景
シリコンゴム・キーパッドは、電話機から計算機まで種々の電子製品で使用さ
れている。これらの製品のメーカーは、通常、上記製品の寿命をできるだけ長く
しようとする。製品の寿命を延ばすことは、高い信頼性の製品を供給するメーカ
ーとしての評判を持つ、知名度の高いメーカーの場合特に望ましいことである。
都合の悪いことに、電子製品にシリコンゴム・キーパッドを使用すると、電子
製品が早期に故障を起こす恐れがある。例えば、セルラーホンは、通常、プリン
ト回路基板と、それと対になっているシリコンゴム・キーパッドからなる。プリ
ント回路基板は、通常、その係合する面上に形成された、複数の導電性接点を備
え、シリコンゴム・キーパッドは、通常、その係合面に関連する、対応する複数
の導電性接点を有する。動作中、セルラーホンのユーザは、対応する導電性接点
の間を電気的に接続させる目的で、自分の指でシリコンゴム・キーパッドに力を
加える。
長い間使用していると、シリコンゴム・キーパッドは、クリーム、ローション
およびオイルのような汚染物により汚染される。上記汚染物は、ユーザの指から
の直接の汚染物である場合もあれば、他の原因による場合もある。その原因が何
であろうとも、上記汚染物はシリコンゴム・キーパッドを通して浸透し、導電性
接点を腐食させたり、接続不良を起こさせたりする。普通、シリコンゴム・キー
パッドに圧力を加えると、上記汚染物の浸透は促進される。
上記の事実から考えて、導電性接点の腐食や接続不良を防止するために、汚染
物がシリコンゴム・キーパッドを通して浸透するのを防止したり、またはシリコ
ンゴム・キーパッドを通して浸透する恐れがある汚染物が、シリコンゴム・キー
パッドを通して浸透するのを防止する手段があれば明らかに有利である。さらに
は、上記汚染物の浸透を起こす任意のタイプの基板材料を通しての、または越え
ての、汚染物の浸透を防止するための手段があれば有利である。
発明の概要
本発明の主な目的は、汚染物が基板を通して浸透するのを防止し、または基板
を通して浸透する恐れのある汚染物が、基板を通過して浸透するのを防止するた
めに、基板に接合される熱可塑性エラストマ・バリヤ層を提供することである。
ある特定の実施形態の場合には、本発明は、汚染物が浸透することができる材料
から作られていて、頂面と底面とを有する基板と、汚染物の浸透を防止する熱可
塑性エラストマ・バリヤ層からできていて、基板の底面の少なくとも一部に接合
されている第一のバリヤ層とを備える層状の組成物により達成される。弾性導電
層は、第一のバリヤ層の面の少なくとも一部に接合することができる。同様に、
第二のバリヤ層は、基板の頂面の少なくとも一部に接合することができる。この
場合、第二のバリヤ層は、汚染物の浸透を防止する熱可塑性エラストマ材から作
られている。上記層の接合は、熱接合プロセスにより行われる。
上記の説明を読めば、本発明が、上記の従来技術の欠点を克服することができ
ることを容易に理解することができるだろう。本発明の上記の主な目的、および
他の目的、特徴および利点は、添付の図面を参照しながら、以下の詳細な説明を
読めばもっと容易に理解することができるだろう。
図面の簡単な説明
本発明をよりよく理解することができるように、添付の図面を参照する。これ
ら図面は本発明を制限するものではなく、単に例示としてのものに過ぎない。
図1は、本発明の熱可塑性エラストマ・バリヤ層を有する層状組成物の断面図
である。
図2は、本発明の熱可塑性エラストマ・バリヤ層と導電層とを有する層状組成
物の断面図である。
図3は、本発明の熱可塑性エラストマ・バリヤ層と弾性導電層とを有する電話
機または計算機キーパッドの断面図である。
図4は、本発明の二つの熱可塑性エラストマ・バリヤ層と弾性導電層とを有す
る電話機または計算機キーパッドの断面図である。
本発明の詳細な説明
図1について説明すると、この図は、基板12および熱可塑性エラストマ・バ
リヤ層14とを備える、層状組成物10の断面図である。熱可塑性エラストマ・
バリヤ層14を非常に優れたものにするには、基板12を、クリーム、ローショ
ンおよびオイルのような汚染物が浸透することができる材料で作らなければなら
ない。例えば、基板は、シリコンゴムのような弾性材料、(ナイロンという商標
で知られる)熱可塑性ポリアミドのような、柔軟な材料、または(ウルテンとい
う商標で知られる)ポリアミド・イミドのような硬質の材料から作ることができ
る。熱可塑性エラストマ・バリヤ層14は、例えば、熱可塑性ポリウレタン・エ
ラストマ、または熱可塑性ポリオレフィン・エラストマのような、熱可塑性エラ
ストマから作ることができる。
上記層状組成物10は、通常完全に硬化した状態の基板12の供給からスター
トする、熱接合プロセスにより製造することができる。熱可塑性エラストマ・バ
リヤ層14は、その後、スプレー・コーティングまたは任意の他の周知の手段に
より、基板12上に形成される。その後、層状構造体は熱サイクル処理を受け、
それにより熱可塑性エラストマ・バリヤ層14は、完全に硬化し、基板12に接
合される。この熱接合プロセス中、熱可塑性エラストマ・バリヤ層14のポリマ
ーの鎖は、基板12内のポリマの鎖に接合され、その結果、熱可塑性エラストマ
・バリヤ層14と基板12との間に強い結合が形成される。この熱接合プロセス
により、弾性基板12の表面をエッチングしたり、または他の方法で前処理する
必要がなくなる。
一般的にいって、基板12はどんな厚さのものであってもよい。しかし、熱可
塑性エラストマ・バリヤ層14の厚さは、通常、基板12を浸透する恐れがある
汚染物が、基板12を通過して浸透するのを防止するために、0.5〜5.0ミ
リの範囲内にする必要がある。
基板12および熱可塑性エラストマ・バリヤ層14を、等しいかまたはほぼ等
しい膨張係数を持つ材料から作る必要があることに留意されたい。熱接合プロセ
スの場合、基板12と熱可塑性エラストマ・バリヤ層14との間の強い結合は、
高い温度で行われるので、膨張係数を上記のようにする必要がある。
熱可塑性エラストマは、通常、オイルおよび化学薬品に対する耐性が非常に高
く、その熱可塑特性が優れているので、再成形するために再加熱および再フロー
することができる。冷却後、熱可塑性エラストマは弾性特性を持つ。当然のこと
ながら、熱可塑性エラストマが弾性特性を持っていると、熱可塑性エラストマの
接合が行われる基板が、同じように弾性特性を持っている場合特に有利になる。
熱可塑性エラストマが接合される基板が柔軟性しか持っていない場合でも、熱可
塑性エラストマが弾性特性をもっていると、同様に有利になる。何故なら、熱可
塑性エラストマは、柔軟な基板がとる任意の形状と適合することができるからで
ある。熱可塑性エラストマが接合される基板が硬質である場合には、熱可塑性エ
ラストマの有利な特性は汚染に対する耐性だけになるように思われるが、以下に
に説明するように、弾性特性が依然として役に立つ場合もある。
図2について説明すると、この図は、弾性基板22、熱可塑性エラストマ・バ
リヤ層24、および弾性導電層26を備える層状組成物20の断面図である。こ
の特定の実施形態の場合には、弾性基板22は、シリコンゴムから作ることがで
き、熱可塑性エラストマ・バリヤ層24は、熱可塑性ポリオレフィン・エラスト
マから作ることができる。すでに説明したように、シリコンゴムは、クリーム、
ローションおよびオイルのような汚染物が、浸透することができる材料である。
弾性導電層26は、弾性材料28と多量の導電性フレーク29との混合物を含
む。弾性材料28は、例えば、シリコンゴムのような弾性材料から作ることがで
きる。他の方法としては、弾性材料28は、例えば、熱可塑性ポリオレフィン・
エラストマのような、熱可塑性エラストマから作ることができる。
導電性フレーク29は、例えば、銀、ニッケルまたは炭素のような、導体材料
または半導体材料から作ることができる。他の方法としては、導電性フレーク2
9を、例えば、銀、ニッケルまたは炭素のような、他の導体または半導体でコー
ティングされているか、または上記の他の導体または半導体を間に挟んでいる、
導体、半導体または絶縁物から作ることができる。導体フレーク29の大きさお
よび量は、必要とする導電性のレベルにより変えることができる。弾性導電層2
6は、引用によって本明細書の記載に援用した、1996年10月28日付の米
国特許出願08/736,830が開示し、記載している弾性導電層に類似して
いる。
層状組成物20は、通常は、完全に硬化した状態の弾性基板22の供給からス
タートする熱接合プロセスにより作ることができる。熱可塑性エラストマ・バリ
ヤ層24は、その後、スプレー・コーティングまたは任意の他の周知の手段によ
り、弾性基板22上に形成される。弾性導電層26は、その後、同様にスプレー
・コーティングまたは他の任意の手段により、熱可塑性エラストマ・バリヤ層2
4の上に塗布される。その後、全層状構造体は、熱サイクル処理を受け、それに
より、熱可塑性エラストマ・バリヤ層24は、完全に硬化し、弾性基板22に接
合され、弾性導電層26は完全に硬化され、熱可塑性エラストマ・バリヤ層24
に接合される。この熱接合プロセス中、熱可塑性エラストマ・バリヤ層24のポ
リマーの鎖は、弾性基板22内のポリマの鎖に接合され、その結果、熱可塑性エ
ラストマ・バリヤ層24と弾性基板22との間に強い結合が形成される。同様に
、弾性導電層26のポリマーの鎖は、熱可塑性エラストマ・バリヤ層24のポリ
マの鎖に接合され、その結果、弾性導電層26と熱可塑性エラストマ・バリヤ層
24との間に強い結合が形成される。この熱接合プロセスにより、弾性基板22
の表面をエッチングしたり、または他の方法で前処理する必要がなくなる。
図1の層状組成物10と同様に、弾性基板22および熱可塑性エラストマ・バ
リヤ層24を、等しいかまたはほぼ等しい膨張係数を持つ、材料から作る必要が
ある。そうすることにより、熱接合プロセスにより、弾性基板22と熱可塑性エ
ラストマ・バリヤ層24との間に形成される強い結合を温度が変化しても維持す
ることができる。同じような理由で、熱可塑性エラストマ・バリヤ層24と弾性
導電層26を、等しいかまたはほぼ等しい膨張係数を持つ材料から作ることは重
要である。
層状組成物20は、熱可塑性エラストマ・バリヤ層24が、弾性基板22を浸
透する恐れがある汚染物を、弾性導電層26に達するのを防止するという機能を
持つ。弾性導電層26自身が、汚染物の浸透を許すような材料でできている場合
には、熱可塑性エラストマ・バリヤ層24は、上記汚染物が弾性導電層26に達
し、浸透するのを防止し、それにより、弾性導電層26および任意の関連の導電
性接点が腐食したり、接続不良になるのを防止する。弾性導電層26が、それ自
身汚染物が浸透するのを防止する、(例えば、熱可塑性ポリオレフィン・エラス
トマのような)材料からできている場合には、導電性フレーク29の量により、
汚染物が、導電層26を浸透できるようにすることができる。何故なら、導電性
フレーク29の周囲にできる孔部または裂け目により、汚染物が弾性導電層26
を浸透することができるようになるからである。しかし、熱可塑性エラストマ・
バリヤ層24は、汚染物が、熱可塑性エラストマ・バリヤ層26に達するのを防
止するので、上記汚染物の浸透は起こらない。
一般的にいって、弾性導電層26を直接弾性基板22に接合するのは好ましい
ことでない。何故なら、導電性フレーク29の量が、通常、余りに多すぎて、弾
性導電層26の十分な数のポリマの鎖が、弾性基板22のポリマの鎖に接合でき
ないからである。すなわち、弾性導電層26に導電性フレーク29が存在するの
で、弾性導電層26と弾性基板22との間の結合は、熱可塑性エラストマ・バリ
ヤ層24と弾性基板22との間の結合ほど強くないからである。熱可塑性エラス
トマ・バリヤ層24は、層状組成物20で、弾性導電層26に接合するための、
下塗り材としての働きをする。
上記層状組成物20を使用することができる特定の用途として、電話機または
計算機のキーパッドがある。この場合、電気的接続は、キーパッド上のキーを押
すことにより行わなければならない。上記キーパッドが、(例えば、シリコンゴ
ムのような)汚染物の浸透を許すような材料で作られている場合には、いかなる
汚染物もキーパッドを通過して浸透しないように、上記プロセスにより、熱可塑
性エラストマ・バリヤ層をキーパッドの底面に接合することができる。
図3について説明すると、この図は、(例えば、シリコンゴムのような)汚染
物の浸透を許す材料で作られた、弾性カバー42からなる電話機または計算機キ
ーパッド40の断面図である。上記弾性カバー42は、その内部に複数のキー4
4を含む。弾性カバー42の下面全体にわたって、熱可塑性エラストマ・バリヤ
層46が、弾性カバー42に接合されている。熱可塑性エラストマ・バリヤ層4
6の底面上では、各キー44の下に弾性導電層48が、熱可塑性エラストマ・バ
リヤ層46に接合されている。
プリント回路基板50は、全弾性カバー42の下に位置していて、導電性トレ
ース52は、各キー44の下のプリント回路基板50上に形成されている。それ
故、例えば、人間の指54でキー44の中の一つに力Fを加えると、対応する弾
性導電層48が、対応する導電性トレース52と電気的に接触し、電気的接続が
行われる。
熱可塑性エラストマ・バリヤ層46は、弾性カバー42を浸透することができ
る汚染物が、弾性カバー42を通過して浸透するのを防止する。すなわち、熱可
塑性エラストマ・バリヤ層46は、汚染物が弾性導電層48および導電性トレー
ス52に達するのを防止し、腐食および接続トラブルを防止する。すでに説明し
たように、弾性カバー42を浸透する汚染物が、弾性カバー42を通って浸透す
るのを防止するために、熱可塑性エラストマ・バリヤ層46の厚さは、通常、0
.5〜5.0ミリの範囲であればよい。
他の実施形態の場合には、汚染物がキーパッドに達するのを防止するために、
熱可塑性エラストマ・バリヤ層を電話機または計算機キーパッドの頂面に接合す
ることができる。例えば、図4は、その頂面に接合されている熱可塑性エラスト
マ・バリヤ層64を有する弾性カバー62を備える、電話機または計算機キーパ
ッド60の断面図である。残りのキーパッド60は、弾性カバー62がその内部
に形成された複数のキー66と、弾性カバー62の底面に接合された、熱可塑性
エラストマ・バリヤ層68と、各キー66の下で、熱可塑性エラストマ・バリヤ
層68に接合されている、弾性導電層70を有するという点で、図3のキーパッ
ド40に類似している。プリント回路基板72は、この場合もまた、全弾性カバ
ー62の下に位置していて、導電性トレース74は、各キー66の下のプリント
回路基板72の上に形成されている。それ故、例えば、人間の指76でキー66
の中の一つに力Fを加えると、対応する弾性導電層70が、対応する導電性トレ
ース74に電気的に接触し、電気的接続が行われる。
図3のキーパッド40と同様に、弾性カバー62は、汚染物の浸透を許す(例
えば、シリコンゴムのような)材料で作られている。しかし、熱可塑性エラスト
マ・バリヤ層64が、上記汚染物が弾性カバー62に達するのを防止する。さら
に、熱可塑性エラストマ・バリヤ層64は、熱可塑性エラストマ・バリヤ層64
が、弾性カバー62に接合される前に、弾性カバー62に塗布される英数字のパ
ターン用の保護コーティングを供給することができる。上記保護は、掻き傷、突
き傷および他の損傷行為に対して抵抗力を持つことができる。
何等かの理由で、熱可塑性エラストマ・バリヤ層64が損傷を受けたり、また
は汚染物が弾性カバー62を浸透した場合には、熱可塑性エラストマ・バリヤ層
68が、もう一つのバリヤとなる。また、すでに説明したように、熱可塑性エラ
ストマ・バリヤ層68は、キーパッド60に弾性導電層70を接合するための、
下塗り材としての働きをする。
上記実施形態から考えて、汚染物が基板を通して浸透するのを防止したり、ま
たは基板を通して浸透することができる汚染物の、基板を通しての浸透を防止す
るために、熱可塑性エラストマ・バリヤ層を基板に接合することができることは
明らかであろう。その弾性特性のおかげで、熱可塑性エラストマ・バリヤ層を、
同様に弾性特性を持つ基板、または柔軟性または硬質特性をもつ基板へも接合す
ることができる。熱可塑性エラストマ・バリヤ層を最適なものにするには、基板
を汚染物の浸透を許す材料から作る必要がある。
本発明の範囲は、本明細書に記載した特定の実施形態により制限されない。実
際、本明細書に記載した実施形態の他に、当業者になら上記説明および添付の図
面から、本発明の種々の修正を思い付くことができるだろう。それ故、上記修正
も添付の請求の範囲内に含まれる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.外面を有し、汚染物の浸透を許す材料からできている基板と、 上記基板の外面の少なくとも一部に接合されていて、外面を有し、汚染物 が浸透を防止する熱可塑性エラストマ材でできているバリヤ層とを備える層 状組成物。 2.請求項1に記載の層状組成物において、上記バリヤ層が、加熱プロセスよ り上記基板に接合されている層状組成物 3.請求項1に記載の層状組成物において、上記基板が、汚染物の浸透を許す 弾性材料からできている層状組成物。 4.請求項1に記載の層状組成物において、上記基板が、汚染物の浸透を許す 柔軟な材料からできている層状組成物。 5.請求項1に記載の層状組成物において、上記基板が、汚染物の浸透を許す 硬質な材料からできている層状組成物。 6.請求項1に記載の層状組成物において、さらに、上記バリヤ層の上記外面 の少なくとも一部に接合されている、弾性導電層を備える層状組成物。 7.請求項6に記載の層状組成物において、上記弾性導電層が、加熱プロセス により上記バリヤ層に接合される層状組成物。 8.請求項7に記載の層状組成物において、単一の加熱プロセスにより、上記 バリヤ層が上記基板に接合され、上記弾性導電層が上記バリヤ層に接合され る層状組成物。 9.請求項1に記載の層状組成物において、上記バリヤ層の厚さが、0.5〜 5.0ミリの範囲である層状組成物。 10.外面を有し、汚染物の浸透を許す材料からできている基板と、 上記基板の外面の少なくとも一部に接合されていて、外面を有し、汚染物 の浸透を防止する熱可塑性エラストマ材でできているバリヤ層と、 上記バリヤ層の上記外面の少なくとも一部に接合されている、弾性導電層 とを備える層状組成物。 11.請求項10に記載の層状組成物において、上記バリヤ層が、加熱プロセス により上記基板に接合される層状組成物。 12.請求項10に記載の層状組成物において、上記弾性導電層が、加熱プロセ スにより上記バリヤ層に接合される層状組成物。 13.請求項10に記載の層状組成物において、単一の熱的プロセスにより、上 記バリヤ層が上記基板に接合され、上記弾性導電層が上記バリヤ層に接合さ れる層状組成物。 14.請求項10に記載の層状組成物において、上記基板が、汚染物の浸透を許 す弾性材料からできている層状組成物。 15.請求項10に記載の層状組成物において、上記基板が、汚染物の浸透を許 す柔軟な材料からできている層状組成物。 16.請求項10に記載の層状組成物において、上記基板が、汚染物の浸透を許 す硬質な材料からできている層状組成物。 17.請求項10に記載の層状組成物において、上記バリヤ層の厚さが、0.5 〜5.0ミリの範囲内にある層状組成物。 18.頂面と底面を有し、汚染物の浸透を許す材料からできている基板と、 上記基板の頂面の少なくとも一部に接合されていて、汚染物の浸透を防止 する熱可塑性エラストマ材でできている第一のバリヤ層と、 上記基板の底面の少なくとも一部に接合されていて、外面を有し、汚染物 の浸透を防止する、熱可塑性エラストマ材でできている第二のバリヤ層と、 上記第二のバリヤ層の、上記外面の少なくとも一部に接合されている、弾 性導電層とを備える層状組成物。 19.請求項18に記載の層状組成物において、上記第一のバリヤ層が、加熱プ ロセスにより上記基板に接合されている層状組成物。 20.請求項18に記載の層状組成物において、上記第二のバリヤ層が、加熱プ ロセスにより上記基板に接合されている層状組成物。 21.請求項18に記載の層状組成物において、上記弾性導電層が、加熱プロセ スにより上記第二のバリヤ層に接合されている層状組成物。 22.請求項18に記載の層状組成物において、単一の加熱プロセスにより、上 記第一のバリヤ層が上記基板に接合され、上記第二のバリヤ層が上記基板に 接合され、上記弾性導電層が上記第二のバリヤ層に接合される層状組成物。 23.請求項18に記載の層状組成物において、上記基板が、汚染物の浸透を許 す弾性材料からできている層状組成物。 24.請求項18に記載の層状組成物において、上記基板が、汚染物の浸透を許 す柔軟な材料からできている層状組成物。 25.請求項18に記載の層状組成物において、上記基板が、汚染物の浸透を許 す硬質な材料からできている層状組成物。 26.請求項18に記載の層状組成物において、上記バリヤ層の厚さが、0.5 〜5.0ミリの範囲内にある層状組成物。 27.汚染物が上記層状組成物を通って浸透するのを防止するためのバリヤ層を 有する層状組成物の製造方法であって、 頂面と底面を有し、汚染物の浸透を許す材料からできている基板を提供す るステップと、 上記基板の底面の少なくとも一部に、外面を有し、汚染物の浸透を防止す る熱可塑性エラストマ材でできている第一のバリヤ層を接触させるステップ と、 上記第一のバリヤ層が上記基板に接合されるように、上記基板と上記第一 のバリヤ層に加熱プロセスを行うステップとを含む方法。 28.請求項27に記載の方法において、さらに、弾性導電層を、上記第一のバ リヤ層の上記外面の少なくとも一部に接触させるステップと、 上記第一のバリヤ層が上記基板に接合され、上記弾性導電層が上記第一の バリヤ層に接合されるように、上記基板、上記第一のバリヤ層、および上記 弾性導電層に対して加熱プロセスを行うステップとを含む方法。 29.請求項28に記載の方法において、さらに、上記基板の頂面の少なくとも 一部に、汚染物の浸透を防止する、熱可塑性エラストマ材からなる上記第二 のバリヤ層を接触させるステップと、 上記二つのバリヤ層が上記基板に接合され、上記弾性導電層が上記第一の バリヤ層に接合されるように、上記基板、上記第一のバリヤ層、上記弾性導 電層、および上記第二のバリヤ層に対して加熱プロセスを行うステップとを 含む方法。
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