JP2017019281A - ポリマーフィルムをはめ合い部品に接着する方法 - Google Patents

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マシュー ベネット スコット
Mathew Bennett Scott
マシュー ベネット スコット
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Abstract

【課題】ポリマーフィルムを部品に接着する方法、および接着によって形成される物品の提供。
【解決手段】はめ合い部品をネスト（２０５、５０５）に配置する工程と、ポリマーフィルムをはめ合い部品と接触させる工程と、熱伝導性シリコーンを含んでなるダイ（２２０、３２０、５２０）を、ポリマーフィルム、はめ合い部品または両方のガラス転移温度以上の温度まで加熱する工程と、ダイをポリマーフィルム上へ動かし、熱伝導性シリコーンがポリマーフィルムと接触して、ポリマーフィルムをはめ合い部品に接着し、接着された物品（２４０）を形成する工程と、ダイをポリマーフィルムから離す工程と、を含む、ポリマーフィルム（２１５、４１５、５１５）をはめ合い部品（２１０、４１０、５１０）に接着する方法。
【選択図】図４

Description

関連出願の相互参照
本出願は、米国特許法第１１９条の下、２０１０年８月３０日出願の米国仮特許出願第６１／３７８，１６８号に基づく優先権の利益を主張する。なお、上記米国仮特許出願の内容は依拠され、参照によってその全体が本明細書に組み込まれる。
本開示は、ポリマーフィルムを部品に接着する方法、および上記接着によって形成される物品に関する。従来利用される方法に勝る利点を提供する、プラスチック同士を接着する新規方法が開示される。
本開示は、はめ合い部品をネストに配置する工程と、ポリマーフィルムをはめ合い部品と接触させる工程と、熱伝導性シリコーンを含んでなるダイを、ポリマーフィルム、はめ合い部品または両方のガラス転移温度以上の温度まで加熱する工程と、熱伝導性シリコーンがポリマーフィルムと接触するようにダイをポリマーフィルム上へ移動し、ポリマーフィルムとはめ合い部品との間に接着を形成する工程と、ダイをポリマーフィルムから離し、接着された物品を形成する工程と、を含む、ポリマーフィルムをはめ合い部品に接着する方法を提供する。
また、第１の材料を含むはめ合い部品と、第２の材料を含み、そして第１の表面および対向する第２の表面を有するポリマーフィルムと、ポリマーフィルムの第１の表面をはめ合い部品に接着させる接着剤と、接着剤およびポリマーフィルムの第２の表面上の残留シリコーンを含む接着領域と、を含む物品も開示される。
図１は、開示された方法を概略的に例示する。 図２Ａは、例示的な方法に沿って最初の工程における物品を概略的に例示する。 図２Ｂは、図２Ａの次の工程における物品を概略的に例示する。 図２Ｃは、図２Ｂの次の工程における物品を概略的に例示する。 図２Ｄは、図２Ｃの次の工程における物品を概略的に例示する。 図２Ｅは、図２Ｄの次の工程における物品を概略的に例示する。 図２Ｆは、図２Ｅの次の工程における物品を概略的に例示する。 図３は、例示的なダイを示す。 図４は、例示的な物品を概略的に例示する。 図５は、実施例で利用されるシステムを概略的に例示する。 図６は、実施例で形成される例示的な接着された物品を示す。 図７は、実施例で利用される漏れ試験装置を示す。
図は必ずしも一定の比率であるというわけではない。図中で使用される同様の番号は、同様の構成部分を指す。しかしながら、所与の図における構成部分を指す番号の使用は、同一番号をつけられた別の図中の構成部分を限定することを目的とするものではないことは明らかであろう。
本明細書に具体的に検討されるもの以外の実施形態が、本開示の範囲および精神を逸脱することなく考察され、実施されてもよい。以下の詳細説明は限定的ではない。提示される定義は、多用される特定の用語の理解を促進するためであり、本開示を限定するものではない。
特記されない限り、明細書および請求項で使用される形状、量および物理的特性を表す全ての数は、全ての実例において、「約」という用語によって修正されているとして理解される。したがって、逆であると示されない限り、上記明細書および添付の請求項において記載される数値的なパラメーターは、本明細書に開示の技術を利用する当業者によって得られることが求められる所望の特性次第で、変化し得る近似値である。
端点による数値的範囲の記載には、その範囲内に包含される全ての数（例えば、１〜５は、１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４および５を含む）、およびその範囲内のあらゆる範囲が含まれる。
本願で使用される場合、単数形「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、内容が明らかにそうではないと示していない限り、複数の指示対象を有する実施形態を包含する。用語の単数形の使用によって、内容が明らかに他を示していない限り、そのような用語を２つ以上含む実施形態を包含することができる。例えば、「溶媒を添加する」という句は、内容が明らかに他を示していない限り、１種の溶媒または２種以上の溶媒を添加することを包含する。本願で使用される場合、「または」という用語は、内容が明らかに他を示していない限り、一般に、「いずれか、または両方」を含む意味で使用される。
「含む」、「含んでいる」または同様の用語は、限定されないが包含することを意味し、すなわち、包括的であって排除的でない。
本開示は、ポリマーフィルムを物品に接着する方法を提供する。ポリマーフィルムが接着される物品は、はめ合い部品と呼ばれることがあり、ポリマーフィルムは、はめ合い部品と接着して、接着された物品を形成する。
例示的な方法を、図１中、フローチャート１００に示す。例示的な方法は、工程１１０、はめ合い部品をネストに配置する工程と、工程１２０、ポリマーフィルムをはめ合い部品と接触させる工程と、工程１３０、ダイを加熱する工程と、工程１４０、ダイをポリマーフィルム上へ移動する工程と、工程１５０、ダイをポリマーフィルムから離す工程とを含むことができる。本明細書に開示される方法は、本明細書に開示される工程および本明細書に開示されない工程を含む追加の工程を含むこともできる。上記工程を、（工程自体と相反しない）任意の順番で実行することが可能であり、そして１回または２回以上実行することができる。上記開示された方法の工程を実行して、例えば、以下に記載される接着された物品を形成することができる。
例示的な方法の第１の工程は、工程１１０、はめ合い部品をネストに配置する工程である。「はめ合い部品」という句は、本明細書で使用される場合、一般に、開示される方法を使用してポリマーフィルムに接着される任意の物品を指し得る。はめ合い部品は、より大きな物品の一部であることが可能であるが、そうである必要はない。はめ合い部品は、例えば、細胞培養装置、または細胞培養装置のマルチウェルプレートの一部であることができる。はめ合い部品は、他の任意の種類の物品、あるいは物品またはデバイスの一部であることもできる。はめ合い部品は、一般に、任意の形状を有することができる。この形状は、はめ合い部品または接着された物品の最終用途にのみ基づいて決定可能である。実施形態において、はめ合い部品は三次元形を有することができる。実施形態において、はめ合い部品は薄フィルムとは異なる。
実施形態において、はめ合い部品は、一般に、０．００１０インチ（２５マイクロメートル（μｍ））より厚い、０．０１インチ（２５０μｍ）より厚い、０．１インチ（２．５ミリメートル（ｍｍ））より厚い、または１インチ（２．５センチメートル（ｃｍ））より厚い平均厚さを有することができる。
はめ合い部品は、多くの種類の材料から製造可能である。一般に、はめ合い部品は、プラスチックまたはポリマーであることが可能である。はめ合い部品が含むことができる例示的な材料には、例えば、ポリマーまたはコポリマーが含まれ、例えば、ポリオレフィンなどのビニルポリマーおよびポリエステルなどの非ビニルポリマーを使用することができる。より具体的には、はめ合い部品は、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、それらのコポリマー、および同類ポリマーまたはそれらの混合物から製造可能である。実施形態において、はめ合い部品はポリスチレンから製造可能であり、そして実施形態において、はめ合い部品は、ＴＯＰＡＳ（登録商標）ＣＯＣ樹脂（ＴＯＰＡＳ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ，Ｉｎｃ．，ケンタッキー州フローレンス（Ｆｌｏｒｅｎｃｅ））として商業的に入手可能である環式のオレフィンおよびエチレンに基づくコポリマーから製造可能である。はめ合い部品は、ポリマー（またはコポリマー）の固有性（ｉｄｅｎｔｉｔｙ）に依存するガラス転移温度（Ｔｇ）を有する。
第１の工程１１０は、はめ合い部品をネストに配置する工程を含む。「ネスト(nest)」という句は、本明細書に使用される場合、一般に、はめ合い部品を保持することができる任意の物品を指すことができる。ネストは、はめ合い部品を、支持、収納、抱合または別の方法で保持することができる。実施形態において、ネストは、圧力がはめ合い部品に悪影響を及ぼすことなく、はめ合い部品上で用いられることができるように、はめ合い部品のための支持体を提供することができる。ネストのこのような機能は、アンビルの機能に類似し得る。ネストは、圧力が（ダイによって）用いられる領域のみで支持体をはめ合い部品に提供することも、圧力がダイによって用いられる領域を超えて、支持体をはめ合い部品に提供することもできる。実施形態において、ネストは、はめ合い部品の表面の少なくとも一部分で少なくとも実質的に反映する表面を有することができる。
ネストは一般に、機械安定性を提供し、かつ少なくともその上にかけられるいくらかの圧力に耐えることができる材料から製造可能である。実施形態において、ネストは、一般に硬質である材料から製造可能である。例示的な材料には、硬質プラスチック、金属、セラミックまたはそれらの組み合わせが含まれる。実施形態において、ネストはアルミニウムまたはステンレス鋼から製造可能である。
図２Ａは、例示的なはめ合い部品およびネストの断面図を示す。図２Ａは、はめ合い部品２１０およびネスト２０５を示す。この図は、ネスト２０５に配置されているか、またはネスト２０５中に下ろされているはめ合い部品２１０を示す。この例示的な実施形態に見られるように、はめ合い部品２１０はネスト２０５中に収納される。はめ合い部品２１０は、手で（すなわち、人間の作業者）、自動的に（すなわち、組立てライン型プロセス）、またはそれらのいくつかの組み合わせのいくつかによって、ネスト２０５に配置することができることに注意すべきである。
図１は、第２の工程１２０、ポリマーフィルムをはめ合い部品と接触させる工程を示す。「ポリマーフィルム」という句は、一般に、０．００１インチ（２５マイクロメートル（μｍ））以下の平均厚さを有するポリマー材料のフィルムを指す。ポリマーフィルムは、ポリマーフィルムの全体にわたって実質的に同じ厚さを有することも、ポリマーフィルムの全体にわたって異なる厚さを有することもできる。ポリマーフィルムは単一のポリマー材料の単層を含むことも、１種または２種以上のポリマー材料の２層以上の層を含むこともできる。実施形態において、ポリマーフィルムは、０．０００５インチ（１３マイクロメートル）以下、または０．０００１インチ（２．５マイクロメートル）以下の厚さを有するポリマーフィルムであることができる。
ポリマーフィルムは、多くの種類の材料から製造可能である。ポリマーフィルムを製造することができる例示的な材料には、ポリマーおよびコポリマーの両方が含まれ、例えば、ポリオレフィン（環式および直鎖の両方）などのビニルポリマー、ならびにポリエステルなどの非ビニルポリマーを使用することができる。より具体的には、ポリマーフィルムは、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネートまたはそれらのコポリマーから製造可能である。実施形態において、ポリマーフィルムは、ポリスチレンから製造可能であり、そして実施形態において、ポリマーフィルムは、「ＴＯＰＡＳ」ＣＯＣ樹脂（ＴＯＰＡＳ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ，Ｉｎｃ．，Ｆｌｏｒｅｎｃｅ，ＫＹ）として商業的に入手可能である環式のオレフィンおよびエチレンに基づくコポリマーから製造可能である。ポリマーフィルムは、ポリマー（またはコポリマー）の固有性に依存したガラス転移温度（Ｔｇ）を有し得る。
一般に、開示された方法を使用して一緒に接着されるはめ合い部品およびポリマーフィルムは、相溶性の材料から製造可能である。一般に、相溶性の材料は、特定の用途のために容認できる強度を有する接着を形成することができる。相溶性のポリマーは、さらに、それらが一緒にブレンドされる場合に、それが相分離しないポリマーとして記載することができる。実施形態において、はめ合い部品およびポリマーフィルムの両方は、同一クラスのポリマーから形成可能である。例えば、はめ合い部品およびポリマーフィルムは両方とも、ビニルポリマーであることが可能である。実施形態において、はめ合い部品およびポリマーフィルムは両方とも、ポリオレフィンであることが可能であり、またははめ合い部品およびポリマーフィルムの両方が、ポリエステルであることが可能である。実施形態において、はめ合い部品およびポリマーフィルムは両方とも、同一種類のポリマーであることが可能であり、例えば、はめ合い部品およびポリマーフィルムは両方とも、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネートまたはそれらのコポリマーであることが可能であるか、またははめ合い部品およびポリマーフィルムは両方とも、同一種類の「ＴＯＰＡＳ」ＣＯＣ樹脂であることが可能である。
図２Ｂは、例示的なはめ合い部品２１０およびネスト２０５の断面図を示しており、ここでは、ポリマーフィルム２１５は、はめ合い部品２１０と接触して配置されている。ポリマーフィルム２１５がはめ合い部品２１０と接触する特定の位置は、少なくとも部分的に、接着される領域、ポリマーフィルムおよびはめ合い部品の種類（形状、材料、厚さなど）、ダイの特定の態様、またはそれらのいくつかの組み合わせに依存し得る。手で（すなわち、人間の作業者）、自動的に（すなわち、組立てライン型プロセス）、またはそれらのいくつかの組み合わせのいずれかによって、ポリマーフィルム２１５をはめ合い部品２１０と接触させることができることに留意すべきである。図２Ｃは、ポリマーフィルム２１５をはめ合い部品２１０と接触させた後のこの例示的な物品を示す。
図１は、第３の工程１３０、ダイを加熱する工程を示す。ダイは、熱伝導性シリコーンを含むことができる。熱伝導性シリコーンは、熱エネルギーを伝導することができる材料を含有するシリコーンである。熱伝導性シリコーンは商業的に入手可能であり、いくらか変化しやすい特性を有することができる。例えば、異なる熱伝導性シリコーンは、異なる硬度、例えば、異なるデュロメーター量（例えば、ＡＳＴＭ Ｄ２２４０タイプＡスケール）、異なる引張強さ、異なる伸び率、異なる圧縮永久歪み率、異なる耐熱性、異なる比重、および異なる熱伝導率を有することができる。選択される熱伝導性シリコーンの特定の種類は、少なくとも部分的に、材料（はめ合い部品、ポリマーフィルムまたは両方）の種類、はめ合い部品およびポリマーフィルムの形状（厚さ、三次元形など）、方法の所望のエネルギーおよび時間的に考慮すべき事柄、またはそれらの組み合わせに依存し得る。例示的な熱伝導性シリコーンは、Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｉｌｉｃｏｎｅ（ニューヨーク州ランカスター（Ｌａｎｃａｓｔｅｒ））から商業的に入手可能なものを含む。Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｉｌｉｃｏｎｅからの具体的な熱伝導性シリコーンには、例えば、ＳＵＰＥＲＳＩＬ（商標）（Ｒｅｄ）シリコーン、ＵＬＴＲＡＳＩＬ（商標）（Ｒｅｄ）シリコーンおよびＴＨＥＲＭＯＳＩＬ（商標）（Ｂｒｏｗｎ）シリコーンが含まれる。
熱伝導性シリコーンの形状は、少なくとも部分的に、熱伝導性シリコーンの特性、材料（はめ合い部品、ポリマーフィルムまたは両方）の種類、はめ合い部品およびポリマーフィルムの形状（厚さ、三次元形など）、方法の所望のエネルギーおよび時間的に考慮すべき事柄、またはそれらの組み合わせに依存し得る。一般に、熱伝導性シリコーンがポリマーフィルムとどこで接触しても、ポリマーフィルムがはめ合い部品に接着されるため、ダイは、形成される接着に類似の形状を有する熱伝導性シリコーンを含む。一例として、ポリマーフィルムが、長方形のはめ合い部品の全ての４つの側面に接着される場合、熱伝導性シリコーンは、一般に、長方形のはめ合い部品の外側の形状を有することができる。熱伝導性シリコーン（ならびにダイ）は、一般に、少なくとも部分的に、ポリマーフィルムおよびはめ合い部品の形状次第で、任意の形状であり得る。
本明細書で使用されるダイは、例えば追加的な熱伝導性材料を含む、他の、または追加的な構成部分を任意選択的で含むことができる。任意選択的な追加的な熱伝導性材料は、一般に、熱伝導性シリコーンに熱を伝導することができ、そしてより容易に圧力をダイに（それによって、接着されるポリマーフィルムに）適用させるように、より容易に熱伝導性シリコーンを加熱するように、またはそれらの組み合わせの機能をすることができる。追加的な熱伝導性材料の例示的な種類は、熱伝導性金属および熱伝導性セラミックを含む。熱伝導性金属は、より具体的には、例えば、アルミニウムおよび鋼を含むことができる。またダイは、例えば、力を適用することができるか、熱を適用することができるか、あるいは熱または力を適用するための他の物品との容易な界面を可能にすることができる他の部分を任意選択的で含むこともできる。
図３は、ダイの実施形態の具体的な実施例を示す。図３中のダイ３２０は、裏地材３３０に配置された熱伝導性シリコーン３２５を含む。熱伝導性シリコーン３２５は、この実施例において、長方形の接着を生じるように形成され、そして「ＳＵＰＥＲＳＩＬ」（Ｒｅｄ）熱伝導性シリコーンから形成される。この例示的なダイの裏地材３３０は、アルミニウムから形成されており、それによって熱伝導性シリコーン３２５に熱を伝導することが可能であり、そして圧力を適用することができる表面から、熱伝導性シリコーン３２５を通してポリマーフィルムに圧力を移すことが可能となる。
一般に、ダイ、またはより具体的には、ダイの熱伝導性シリコーン部分を、ポリマーフィルム、はめ合い部品または両方のガラス転移温度より高い温度まで加熱することができる。一般に、熱伝導性シリコーン材料が損傷を受ける以前の６００°Ｆまで、熱伝導性シリコーンを加熱することができる。実施形態において、ダイを、ポリマーフィルム、はめ合い部品または両方のガラス転移温度より少なくとも５０度高い温度まで、あるいはポリマーフィルム、はめ合い部品または両方のガラス転移温度より少なくとも１００度高い温度まで加熱することができる。実施形態において、ダイを、ポリマーフィルムおよびはめ合い部品の両方のガラス転移温度より高い温度、ポリマーフィルムおよびはめ合い部品の両方のガラス転移温度より少なくとも５０度高い温度、あるいはポリマーフィルムおよびはめ合い部品の両方のガラス転移温度より少なくとも１００度高い温度まで加熱することができる。
ダイは、一般に、例えば、裏地材（ダイが任意選択的な裏地材を含む場合）を通しての伝導、または熱伝達プレートを使用する伝導を含む既知の方法を使用して加熱することが可能である。熱伝達プレートによる伝導では、熱伝導性シリコーンを、ダイの一部ではない熱伝達プレートと接触させる。熱は、例えば、抵抗ヒーターまたは誘導ヒーターを含む様々な既知の方法を使用して生じ得る。
図２Ｄは、ダイ２２０とともに、ネスト２０５内でポリマーフィルム２１５と接触しているはめ合い部品２１０の断面図を示す。次の工程１４０は、ポリマーフィルム上へダイを移動する工程を含む。このような移動工程は、図２Ｄで矢印によって例示される。このような移動工程は、ダイの方へ（はめ合い部品およびポリマーフィルムを保持する）ネストを移動することによって、ポリマーフィルムの方へダイを移動することによって、またはそれらの組み合わせによって達成可能である。ポリマーフィルム上へダイを移動する工程は、手で（すなわち、人間の作業者）、自動的に（すなわち、組立てライン型プロセス）、またはそれらのいくつかの組み合わせによって達成可能である。ポリマーフィルム上へダイを移動する工程は、熱伝導性シリコーンをポリマーフィルムと接触させるように機能し、それによって薄フィルムははめ合い部品に融解し、そして２つが一緒に接着する。この工程を、接着された物品を形成すると言うこともできる。
ポリマーフィルム上へダイを移動する工程は、圧力をポリマーフィルムに適用するように機能することができ、あるいは続いてポリマーフィルム上への圧力の適用が行われることが可能である。ポリマーフィルムに適用される圧力の量（適用される場合）は、例えば、熱伝導性シリコーンの形状、熱伝導性シリコーンの特性、材料（はめ合い部品、ポリマーフィルムまたは両方）の種類、はめ合い部品およびポリマーフィルムの形状（厚さ、三次元形など）、方法の所望のエネルギーおよび時間的に考慮すべき事柄、またはそれらの組み合わせを含む多数のファクターに依存し得る。実施形態において、８０ニュートン（約１６ポンドフォース）程度の低い圧力を、ダイからポリマーフィルムに適用することができる。圧力は、適用される場合、エアアクチュエータ、サーボドライブアクチュエータまたは同類の圧力適用デバイスを使用して適用可能である。ポリマーフィルムに適用される圧力は、圧力適用デバイスの仕様によって特徴づけられ得る。例えば、エアアクチュエータが使用される実施形態において、エアアクチュエータの孔およびアクチュエータで用いられる圧力を指定することができる。エアアクチュエータを利用する実施形態において、少なくとも６０ｐｓｉ（４１３．７ｋＰａ）（４気圧）を、４インチの孔径を有するエアアクチュエータ上で用いることができるか、または８０ｐｓｉ（５５１．６ｋＰａ）（５．４気圧）を、４インチの孔径を有するエアアクチュエータで用いることができる。
一般に、少なくとも所望の特徴を有する接着を形成するために必要な時間の量で、ダイをポリマーフィルムと接触させて保持することができる。実施形態において、ダイとポリマーフィルムとの間の接触時間の量は、少なくとも部分的に、例えば、熱伝導性シリコーンの形状、熱伝導性シリコーンの特性、材料（はめ合い部品、ポリマーフィルムまたは両方）の種類、はめ合い部品およびポリマーフィルムの形状（厚さ、三次元形など）、方法の所望のエネルギーおよび時間的に考慮すべき事柄、またはそれらの組み合わせを含む多数のファクターに依存し得る。はめ合い部品およびポリマーフィルムがポリオレフィンの種類の材料（環式または直鎖ポリオレフィンのいずれか）から製造されている実施形態において、ダイを少なくとも３秒間、一般に６０秒未満、ポリマーフィルムと接触させることができる。はめ合い部品およびポリマーフィルムがポリスチレンから製造されている実施形態において、ダイを３〜３０秒間、３〜１０秒間、または３〜５秒間、ポリマーフィルムと接触させることができる。はめ合い部品がポリスチレンから製造され、そしてポリマーフィルムが、さらに処理されていない．００３インチ（０．０７６２ｍｍ）（３ミル）のＴＲＹＣＩＴＥ（商標）気体透過性ポリスチレンフィルム（Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ，ミシガン州ミッドランド（Ｍｉｄｌａｎｄ））である実施形態において、ダイを４秒間ポリマーフィルムと接触させることができる。
図２Ｅは、ダイ２２０がポリマーフィルム２１５と接触する、はめ合い部品２１０（ネスト２０５に収納されている）、およびそれに接触しているポリマーフィルム２１５の断面図を示す。ダイ２２０を所望の時間量でポリマーフィルム２１５と接触させると、次の工程を実行することができる。次の工程１５０は、ダイをポリマーフィルムから離す工程を含む。ダイを薄フィルムから離す工程を、図２Ｆ中、矢印で例示される。ダイを薄フィルムから離す工程は、ダイから（はめ合い部品およびポリマーフィルムを保持する）ネストを移動することによって、ポリマーフィルムからダイを移動することによって、またはそれらの組み合わせによって達成可能である。ダイをポリマーフィルムから離す工程は、手で（すなわち、人間の作業者）、自動的に（すなわち、組立てライン型プロセス）、またはそれらのいくつかの組み合わせによって達成可能である。ダイをポリマーフィルムから離す工程は、完成した接着された物品からダイを取り外すように機能する。全体の方法は、図２Ｆ中に接着された物品２４０として示される接着された物品を形成するということができる。
実施形態において、ダイを、ポリマーフィルムから離す前に冷却する必要はない。他の接着方法においては、ダイを取り外す時にプラスチックストリング（ｐｌａｓｔｉｃ ｓｔｒｉｎｇ）の形成を制限するため、ダイをポリマーフィルムから離す前に冷却することがしばしば必要であるか、または望ましい。プラスチックストリングが生じた場合、接着された物品に接着後の処理を行わなければならず、それによって製造費用が増加するおそれがある。あるいは廃棄しなければならなくなることが非常に多い。開示された方法は、追加的な冷却時間が必要とされず、プラスチックストリングが形成されないという点で利点をもたらす。
開示された方法は、剥離機構が関与する任意選択的な工程を含むこともできる。「剥離機構」という句は、一般に、ダイをポリマーフィルムから離す時に、接着された物品の位置に影響を及ぼすデバイス、物品またはそれらの組み合わせを指す。実施形態において、剥離機構は、ダイをポリマーフィルムから離す時に、接着された物品がネストから取り外される代わりに接着された物品がネストに残存する可能性を低くさせるように機能することができる。
方法の実施形態は、剥離機構を非接着領域、すなわち、熱伝導性シリコーンと接触させたポリマーフィルム以外の接着された物品の領域と接触させる工程を含むことができる。非接着領域は、ポリマーフィルムの一部、はめ合い部品の一部またはそれらのいくつかの組み合わせを含むことができる。実施形態において、剥離機構は、はめ合い部品の非接着領域と接触することができる。実施形態において、ダイがポリマーフィルムと接触している間に、剥離機構を非接着領域と接触させることができる。剥離機構は、手で（すなわち人間の作業者）、自動的に（すなわち、組立てライン型プロセス）、またはそれらのいくつかの組み合わせによって利用可能である。
開示された方法は、接着された物品をネストから取り外す任意選択的な工程を含むこともできる。そのような任意選択的な工程は、剥離機構が使用された場合、または剥離機構が使用されない場合のいずれでも実行可能である。接着された物品がネストから取り外されると、第２のはめ合い部品を任意選択的にネストに配置してもよい。開示された方法に含まれ得るもう１つの任意選択的な工程としては、ダイをポリマーフィルムから離した後に再加熱する工程が含まれ得る。再加熱の工程は、剥離機構の使用前、後、または剥離機構を使用せずに、接着された物品をネストから取り外す前、後、または接着された物品をネストから取り外さずに、ネストに追加的なはめ合い部品を配置する前、後、またはネストに追加的なはめ合い部品を配置せずに、あるいはそれらのいくつかの組み合わせで行うことができる。
また、開示された方法を使用して製造可能である物品も本明細書に開示される。図４は、一般に上記で検討された、第１の材料から一般に製造されるはめ合い部品４１０、および第２の材料から一般に製造されるポリマーフィルム４１５を含む物品４５０を示す。ポリマーフィルム４１５は、第１の表面４１６および対向する第２の表面４１７を含む。物品４５０は接着４６０も含む。接着４６０は、一般に、ポリマーフィルムの第１の表面をはめ合い部品に接着させるように機能する。接着４６０は、一般に、ポリマーフィルムを加熱されたダイと接触した時に形成される。
物品４６０は接着領域４６５も含む。接着領域４６５は、一般に、接着４６０、、ポリマーフィルム４１５の一部、およびポリマーフィルム４１５の第２の表面４１７に位置する残留シリコーンを含む。残留シリコーン層４５５は図４に示される。残留シリコーン層４５５は必要ではないが、ダイから熱伝導性シリコーンと接触していたポリマーフィルム４１５の全表面に渡って配置されることが可能であることに留意すべきである。実施形態において、残留シリコーンは、熱伝導性シリコーンが接触したポリマーフィルム４１５の領域にのみ断続的に配置されることが可能である。実施形態において、開示された物品は、その上に配置される残留シリコーンのいくつかの部分のみを有する必要がある。実施形態において、残留シリコーンは、ポリマーフィルムと接触した加熱された熱伝導性シリコーンから堆積された。
開示された方法および物品は、多くの利点を提供することができる。例えば、開示された方法は、ポリマーフィルムとはめ合い部品との間で比較的強固な接着を形成することができ、ダイを取り外す前の冷却が不必要であるため、プロセス時間の減少をもたらすことができ、プラスチックストリングおよび他の粒子の形成を低減または排除することができ、ポリマーフィルムへの損傷を低減することができ、接着可能であるはめ合い部品の形状に柔軟性をもたらすことができ、ポリマーフィルムおよびはめ合い部品の両方におけるわずかな表面不規則性の埋め合わせ、あるいはそれらの組み合わせをすることができる。同様に、開示された物品は、それらの製造のために使用されるプロセスにおけるこれらおよび他の利点のため、利点を有する。
図５に概略的に示されるシステムを組み立てた。このシステムは、一般に、ＳＴＹＲＯＮ（登録商標）６８５Ｄポリスチレン）（Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ，ミシガン州ミッドランド（Ｍｉｄｌａｎｄ））から製造されたはめ合い部品５１０を保持するために成形されたアルミニウム製ネスト５０５を含んだ。はめ合い部品５１０は、ＨＹＰＥＲＦＬＡＳＫ（商標）細胞培養容器（Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｉｎｃ．，Ｃｏｒｎｉｎｇ，ＮＹ）の部分であった。このシステムは、「ＳＵＰＥＲＳＩＬ」熱伝導性シリコーン５２０およびアルミニウム裏地材５２１を有するダイも含んだ。ダイの裏地材５２１は、熱絶縁性材料５２２部分を有し、そこに移動デバイス５２３が圧力をかけることができた。この実施例のポリマーフィルム５１５は、ＣＯＲＮＩＮＧ（登録商標）ＣｅｌｌＢＩＮＤ Ｓｕｒｆａｃｅ（Ｃｏｒｎｉｎｇ，Ｉｎｃ．，ニューヨーク州コーニング（Ｃｏｒｎｉｎｇ））を形成するための処理された．００３インチ（０．０７６２ｍｍ）ＴＲＹＣＩＴＥ（商標）気体透過性ポリスチレンフィルム（Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ，ミシガン州ミッドランド（Ｍｉｄｌａｎｄ））であった。
最初に、はめ合い部品５１０をネスト５０５に配置し、次いで、ポリマーフィルム５１５をはめ合い部品５１０に配置した。次いで、抵抗ヒーターを使用し、熱伝導性シリコーン５２０を所望の温度（例えば３５０℃、３７５℃、および４００℃）に加熱した。次いで、加熱されたダイを、ポリマーフィルムと接触するまでポリマーフィルムの方へ移動した。所望の時間（例えば１０秒、２０秒および３０秒）、ダイをポリマーフィルムと接触させて保持し、この時点で、ダイをポリマーフィルムから離し、接着された物品を形成した。本実施例で製造された、例示的な接着された物品は、図６に見ることができる。
漏れに関して、漏れ試験装置（図７）を使用して、接着された物品を試験した。矢印１は圧力調整器を指し、矢印２は圧力計を指し、そして矢印３は、プロト型漏れ試験装置に固定された接着された物品を指す。接着された物品を０．５ｐｓｉ（３．４ｋＰａ）まで試験した。表１に漏れ試験の結果を示す。
Figure 2017019281
ここで見られる結果から、このはめ合い部品およびポリマーフィルムは、熱伝導性シリコーンが３７５℃まで加熱され、ダイが３０秒間ポリマーフィルムと接触する場合、一緒に接着して特定の目的のために容認できる接着を形成することができる。
「ＣＯＲＮＩＮＧ」ＣｅｌｌＢＩＮＤ Ｓｕｒｆａｃｅを形成するための処理されていないＴＲＹＣＩＴＥ（商標）気体透過性ポリスチレンフィルムを接着するために、追加的な作業を行った。ダイを３７５℃まで加熱し、ダイを４秒間ポリマーフィルムと接触させることによって、容認できる性能の接着が得られた。
上記の実施形態および他の実施形態は、以下の請求項の範囲内である。本開示が開示されるもの以外の実施形態で実行可能であることを当業者は認識するであろう。開示された実施形態は、例示のために示され、限定するものではない。

Claims (4)

  1. ポリマーフィルムをはめ合い部品に接着する方法であって、
    はめ合い部品をネストに配置する工程と、
    前記ポリマーフィルムを前記はめ合い部品と接触させる工程と、
    アルミニウムから形成される裏地材と、該裏地材上に設けられた熱伝導性シリコーンとからなるダイを、前記ポリマーフィルム、前記はめ合い部品または両方のガラス転移温度以上の温度まで加熱する工程と、
    前記ダイを前記ポリマーフィルムに対して作用させる工程であって、前記熱伝導性シリコーンが前記ポリマーフィルムと接触するよう前記ダイを該ポリマーフィルムの方へ移動させ、前記ポリマーフィルムを前記はめ合い部品に接着して、接着された物品を形成する、工程と、
    前記ダイを前記ポリマーフィルムから離す工程と、
    を含んでなり、
    前記ダイを前記ポリマーフィルムに対して作用させる工程が、前記裏地材上に設けられた熱絶縁性材料部分に圧力をかけることを含むことを特徴とする方法。
  2. 前記はめ合い部品が細胞培養装置の一部を形成することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
  3. 前記ネストが前記はめ合い部品の表面に適合する表面を有することを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
  4. 前記ダイが前記ポリマーフィルムと接触している間に、剥離機構を、前記はめ合い部品の非接着領域と接触させる工程をさらに含んでなることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
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