JP2020508848A - キャストエラストマーの形成方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2017年2月13日出願の米国仮特許出願第62/458,458号明細書(本参照によりその全体が組み込まれる)に基づく利益を主張する。
図1及び2に示されるように、エラストマー薄層の直接キャスト法S100は、ブロックS110で、プレポリマー151と溶媒152と架橋剤と鎖延長剤とを組み合わせて粘性材料150を規定することと、ブロックS120で、第1のロール230から表面を横切って基材を第1のスピードで連続的に前進させることと、ブロックS130で、堆積ヘッドを介して第1の粘度の第1の粘性材料150を基材120上に堆積させることであって、基材が表面に沿って前進する時間にわたり、第1の粘性材料150が基材120を横切るように横方向に流動して基材全体にわたり実質的に均一な厚さの薄層を形成する、堆積させることと、ブロックS140で、第1の粘性材料150が基材を横切るように横方向に流動して薄層を形成する継続時間に対応する、基材120上への第1の粘性材料150の堆積ヘッドからの距離で、薄層140を加熱することにより薄層から溶媒152を蒸発させるとともにプレポリマー151と架橋剤154と鎖延長剤153との反応を引き起こして薄層140を硬化させることと、を含む。
一般的には、方法S100のブロックは、化学架橋及び物理架橋の両方を呈して透明な光学的性質及び特定の機械的性質、たとえば、耐衝撃性、鉛筆硬度などをもたらす薄層140を生成する連続ロールツーロールプロセスで実現可能である。
方法S100のブロックS110は、プレポリマー151と、溶媒152と、触媒155とを組み合わせて粘性材料150を規定することを記述する。一般的には、システム200は、ブロックS110で薄層140の1つ以上のベース成分(たとえばウレタンプレポリマー151)を溶媒152(たとえばMEK)で溶解させることにより、粘性材料150が規定の時間内で基材120を横切るように流動してセルフレベリングできるように構成された特定の粘度の粘性材料150(すなわち液体)を形成可能である。
図1に示されるように、方法S100のブロックS120及びS130は、ブロックS120で、第1のロールから表面を横切って基材を第1のスピードで連続的に前進させることと、ブロックS130で、堆積ヘッドを介して第1の粘度の粘性材料150を基材120上に堆積させることであって、基材が表面に沿って前進する時間にわたり、粘性材料150が基材120を横切るように横方向に流動して基材全体にわたり実質的に均一な厚さの薄層を形成する、堆積させることと、を記述する。一般的には、混合ヘッド210内で粘性材料150に薄層140の成分(たとえば、プレポリマー151、溶媒152、触媒155、架橋剤、及び/又は鎖延長剤)を混合した後、システム200は、粘性材料150をスロットダイコーター220又はノズルに通して、スロットダイコーター220の下方で搬送システム上を前進している基材120上にキャスト可能又はディスペンス可能である。
図2に示されるように、方法のブロックS120は、ブロックS120で、第1のロール230から表面を横切って基材を第1のスピードで連続的に前進させることを記述する。一般的には、コンベヤーは、粘性材料150が流動して基材120全体わたり分配された均一な厚さのフィルムを規定するのに十分な距離にわたり、表面(たとえば、以上に記載の鏡面仕上げプレート)上で基材120及び堆積された粘性材料150を継続して平行移動可能である。
方法S100のブロックS140は、ブロックS140で、粘性材料150が基材を横切るように横方向に流動して薄層を形成する継続時間に対応する、基材120上への粘性材料150の堆積ヘッドからの距離で、薄層140を加熱することにより薄層から溶媒152を蒸発させるとともに、触媒155とプレポリマー151との反応を引き起こして薄層140を硬化させることを記述する。一般的には、システム200は、薄層140から過剰の溶媒152を追い出すことにより、触感層100の適用に望まれる薄層140の硬化及びポリマー架橋の形成を促進するために、薄層140を加熱するようにブロックS140を実現可能である。
図6に示される一変形形態では、システム200は、以上の技術及び方法を繰り返して、粘性材料150の第1の層140上に粘性材料150の第2層を堆積可能である。この変形形態では、システム200は、層間の接着(及びポリマー架橋)を制御するために、並びに耐衝撃性、柔軟性、及び光学的清澄性のエラストマーフィルムを規定するために、各層の化学組成及び硬化パラメーターを調整可能である。特定的には、システム200は、プレポリマー151と、硬化剤と、溶媒152との第1の粘性材料150を第1に基材120(たとえば、ロール230から巻き出された連続エラストマーフィルム)上に堆積させて第1の粘性材料150を硬化させることにより、以上に記載されるように基材120の上に第1の薄層140を規定可能である。硬化デバイスから出た後、システム200は、粘性材料150(又はプレポリマー151の別の粘性材料150)の第2の薄層145を第1の層上に堆積可能なスロットダイコーター220下で第1の薄層140及び基材120を平行移動可能である。
図7に示される別の実現形態では、触感層の各層は、耐衝撃性や耐永久変形性などの材料の特定の性質が得られるように、協同可能である。一般的には、触感層の各層は、層への衝撃から生じる変形後に層が平衡状態(たとえば、平面及び/又は変形前のトポグラフィー)に戻るまでの継続時間として定義される緩和時間を呈しうる。層間の緩和時間の大きな差は、より遅い緩和時間と共に層の脆化及び疲労をもたらしうるとともに、最終的には光学収差を生じる。したがって、触感層100の各層は、触感層の他の層の疲労を回避するために、ほぼ一致した(又は同一の)緩和時間を呈しうる。
一変形形態では、システム200は、基材120に対向する第1の層の上にカバーシート(たとえばPET層)を堆積、接着、適用することにより、薄層140の上表面にラミネートして微粒子汚染及び/又は欠陥から触感層100を保護可能である。
別の変形形態では、システム200は、基材120と、薄層140と、いずれかの追加のコーティング又は適用された層とを含む触感層100を輸送のために最終ロール232に巻取り可能である。一般的には、この変形形態では、システム200は、製造サイクル時間を削減するために及びスループットを増加させるために触感層100を巻取り可能である。
以上に記載したように、方法S100は、たとえば、タッチセンシティブディスプレイ上に適用するために、耐久性及び光学的透明度の触感層100(又はフィルム)を製造及び処理するように、実現可能である。図4に示されるように、触感層100は、方法S100のブロックでシステム200により実現される触感層の化学組成及びプロセスパラメーターから得られる高い弾性回復性、耐久性、光学的透明度、及び耐引掻き性などの性質を呈しうる。一実現形態では、システム200は、5〜100ミクロンの厚さの弾性材料の薄層140を形成するように、方法S100のブロックを実現可能である。そのほか、システム200は、薄層140を耐引掻きコーティングで被覆して触感層100の耐久性を向上させるように、方法S100のブロックを実行可能である。
システムは、触感層110のある特定の反射率、光透過率、ヘイズ、透明度、光沢、及び/又は他の光学的性質を達成するために、方法S100の各種ブロックを実行可能である。たとえば、触感層110は、90%超(たとえば93%)の光透過率を呈したり、ヘイズを1%以下に制限したり、透明度を99%以上に増加させたり、光沢を70光沢単位超に向上させたりすることなどが可能である。
システム200は、図5に示されるスタイラス用途をはじめとする各種用途に使用するために多種多様な形状で触感層100を形成するように、方法S100のブロックを実現可能である。たとえば、タッチセンシティブ表面を規定するように触感層100をタッチセンサー上に配置可能である。本出願では、触感層100は、フィルム層と一緒になって、紙上にペンで書く感覚に類似した筆記感覚が得られるように構成された筆記表面を形成する。光学的透明度及び耐引掻き性及び/又は可撓性の属性が必要とされる他の用途を特定可能である。そのため、触感層100は、パッキング材料、ラベリング材料、又は照明ケーシングとして使用可能である。他の用途では、触感層100は、光学的な透明度又は不透明度などの光学的性質を呈するように調整可能である。しかしながら、システム200は、いずれかの他の好適な方法で所望の光学的透明度及び関連する性質を維持するように触感層100をマスク可能である。
Claims (20)
- 基材上に薄層を直接キャストする方法において、
・プレポリマーと溶媒と鎖延長剤とを組み合わせて第1の粘性材料を規定するステップと、
・第1のロールから表面を横切って基材を第1のスピードで連続的に前進させるステップと、
・堆積ヘッドを介して第1の粘度の前記第1の粘性材料を前記基材上に堆積させるステップであって、前記基材が前記表面に沿って前進する間、前記第1の粘性材料が前記基材を横切るように横方向に流動して前記基材全体にわたり実質的に均一な厚さの薄層を形成する、ステップと、
・前記第1の粘性材料が前記基材を横切るように横方向に流動する継続時間に対応する距離である、前記第1の粘性材料を前記基材上に堆積させる前記堆積ヘッドからの距離で、前記第1の粘性材料を加熱することにより溶媒を蒸発させるとともに前記鎖延長剤と前記プレポリマーとの反応を引き起こして前記粘性材料を硬化させ、第1の層を形成するステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 請求項1に記載の方法において、前記プレポリマーと前記溶媒と前記鎖延長剤とを組み合わせて前記第1の粘性材料を規定するステップが、第1の溶液と第2の溶液とを混合するステップを含み、前記第1の溶液が前記プレポリマーと前記溶媒とを含み、且つ前記第2の溶液が触媒と架橋剤と前記鎖延長剤とを含み、前記プレポリマーの重合及びポリマー鎖の架橋を促進することにより、前記層を規定する物理架橋及び化学架橋されたポリマー鎖が形成されるように構成されることを特徴とする方法。
- 請求項2に記載の方法において、前記第1の溶液と前記第2の溶液とを混合するステップが、
・TDI末端ポリエステルプレポリマーを含む前記プレポリマーと、メチルエチルケトンを含む前記溶媒と、を混合して前記第1の溶液を規定するステップと、
・ジブチルスズジラウレートを含む前記触媒と、ポリウレタン用芳香族ジアミン硬化剤を含む前記鎖延長剤と、ジトリメチロールプロパンを含む架橋剤と、を混合して前記第2の溶液を規定するステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 請求項1に記載の方法において、前記第1の粘性材料を前記基材上に堆積させるステップが、前記第1の粘性材料の堆積時に第1の方向に平行移動している連続した押出しエラストマーフィルム上に前記第1の粘性材料を堆積させるステップを含み、前記第1の粘性材料が前記連続したフィルム基材を横切るように分配されて、前記連続した押出しエラストマーフィルムを横切るように連続して延在する実質的に均一な厚さの前記第1の層を形成することを特徴とする方法。
- 請求項4に記載の方法において、前記第1の粘性材料を前記基材上に堆積させるステップが、硬化後に前記薄層から除去可能なポリエチレンテレフタレートを含む前記連続した押出しエラストマーフィルム上に前記第1の粘性材料を堆積させることを含むことを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法において、前記基材を前記第1のロールから前記表面を横切って前進させるステップが、前記基材及び前記第1の層を前記表面上で前記堆積ヘッドから前記第1の粘性材料の流量に比例するスピードで進行させるステップを含み、前記堆積ヘッドと前記第1の粘性材料を加熱するオーブンとの間の距離が、前記第1の粘性材料の前記第1の粘度により規定される前記第1の粘性材料の分散流量で前記第1の粘性材料が前記基材を横切るように流動して均一厚さになるまでの継続時間に比例することを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法において、
・プレポリマーと溶媒と鎖延長剤とを組み合わせて第2の粘性材料を規定するステップと、
・前記堆積ヘッドからの前記第2の粘性材料の流量に比例する第2のスピードで前記表面を横切って連続的に前記基材及び前記第1の粘性材料の前記第1の層を前進させるステップと、
・前記第2の粘性材料を前記基材に対向する前記第1の層上に堆積させるステップであって、前記第2の粘性材料の溶媒が前記第1の層と反応するように構成されるステップと、
・前記第2の粘性材料が前記第1の層を横切るように横方向に流動する第2の継続時間に対応する第2の距離である、前記第2の粘性材料を前記第1の層上に堆積させる前記堆積ヘッドからの第2の距離で、前記第2の粘性材料を加熱することにより溶媒を蒸発させるとともに前記鎖延長剤と前記プレポリマーとの反応を引き起こして前記第2の粘性材料を硬化させ、第2の層を形成するステップと、
をさらに含むことを特徴とする方法。 - 請求項7に記載の方法において、
・前記第1の粘性材料を加熱するステップが、前記第1の層を加熱することにより前記第1の粘性材料から溶媒を除去して衝撃に応答して前記第1の層の第1の緩和時間を呈する前記第1の層を形成するステップを含み、且つ
・前記第2の粘性材料を加熱するステップが、前記第2の粘性材料を加熱することにより前記第2の粘性材料から溶媒を除去してタッチ表面を規定し且つ物理架橋及び化学架橋されたポリマー鎖を含む前記第2の層を形成するステップを含み、前記第2の層が前記第1の緩和時間とは異なり第2の緩和時間を呈し、且つ前記第1の層と協同して前記タッチ表面を変位させる衝撃から回復するように構成されることを特徴とする方法。 - 請求項1に記載の方法において、前記基材に対向する前記第1の層上に硬質コート層を堆積させるステップをさらに含み、前記硬質コート層がタッチ表面を規定し、前記第1の層が前記タッチ表面への力の適用に応答する前記基材への衝撃の伝達を弱めるように構成されることを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法において、前記第1の層を加熱することにより前記第1の層から溶媒を除去するステップが、最終層の最終硬化レベル未満の第1の硬化レベルまで前記第1の層を硬化させる第1の継続時間にわたり前記第1の層を加熱するステップを含むことを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法において、
・前記プレポリマーと前記溶媒と前記触媒とを組み合わせるステップが、前記プレポリマーと前記溶媒と前記触媒とを混合ヘッド内で混合するステップを含み、
・前記表面を横切って前記基材を前進させるステップが、鏡面仕上げ表面上でオーブンの方向に前記基材を進行させるステップを含み、且つ
・前記第1の粘性材料を前記基材上に堆積させるステップが、前記第1の粘性材料をスロットダイコーターに通して鏡面仕上げ表面上で平行移動している前記基材上にディスペンスするステップを含み、
・前記第1の粘性材料を加熱するステップが、前記第1の層及び前記基材を前記オーブンに通して第2のスピードで移動させるステップを含み、前記オーブンが、前記第1の層及び前記基材を目標温度に加熱するように構成され、前記第2のスピードが、硬化時間、前記オーブンから出た後の目標硬化レベル、及び前記オーブンの長さにより規定されることを特徴とする方法。 - 薄層をキャストする方法において、
・第1の溶液と第2の溶液とを混合して第1の粘性材料を規定するステップであって、前記第1の溶液が前記プレポリマーと前記溶媒とを含み、前記第2の溶液が触媒と架橋剤と鎖延長剤とを含む、ステップと、
・第1のロールから表面を横切って基材を第1のスピードで連続的に前進させるステップと、
・堆積ヘッドを介して第1の粘度の前記第1の粘性材料を前記基材上に堆積させるステップであって、前記基材が前記表面に沿って前進する時間にわたり、前記第1の粘性材料が前記基材を横切るように横方向に流動して前記基材全体にわたり実質的に均一な厚さの薄層を形成する、ステップと、
・前記第1の粘性材料が前記基材を横切るように横方向に流動して前記薄層を形成する継続時間に対応する、前記堆積ヘッドからの距離で、前記薄層を加熱することにより前記薄層から溶媒を除去するとともに前記架橋剤と前記鎖延長剤と前記プレポリマーとの反応を引き起こして物理架橋及び化学架橋されるポリマー鎖を含む前記薄層を硬化させるステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 請求項12に記載の方法において、
・前記表面を横切って前記基材を前進させるステップが、鏡面仕上げ表面上でオーブンの方向に前記基材を進行させるステップを含み、且つ
・前記第1の粘性材料を前記基材上に堆積させるステップが、前記第1の粘性材料をスロットダイコーターに通して前記鏡面仕上げ表面上で平行移動している前記基材上にディスペンスするステップを含み、且つ
・前記第1の粘性材料を加熱するステップが、前記第1の層及び前記基材を目標温度に加熱するように構成された前記オーブンに通して前記第1の層及び前記基材を硬化時間及び前記オーブンから出た後の目標硬化レベルにより規定される第2の継続時間にわたって前進させるステップを含むことを特徴とする方法。 - 請求項13に記載の方法において、
・前記第1の層を加熱して前記第1の層から溶媒を除去するステップが、前記第1の層を第1の硬化レベルに硬化させる第1の継続時間にわたり前記第1の層を加熱するステップを含み、且つ
・前記第1の継続時間の終了に応答して前記触感層をロール上に巻き取って第2の硬化レベルに硬化させるステップをさらに含み、前記第1の層が巻取り後に継続して硬化されることを特徴とする方法。 - 請求項12に記載の方法において、前記基材に対向する前記第1の層上に硬質コート層を堆積させるステップをさらに含み、前記硬質コート層がタッチ表面を規定し、前記第1の層が前記タッチ表面への力の適用に応答する前記基材への衝撃の伝達を弱めるように構成されることを特徴とする方法。
- 請求項12に記載の方法において、第1の溶液と第2の溶液とを混合して第1の粘性材料を規定するステップが、
・前記プレポリマーを前記溶媒に溶解させて前記第1の溶液を規定するステップであって、前記プレポリマーがTDI末端ポリエステルプレポリマーを含むとともに重量基準で前記第1の粘性混合物の60パーセント〜90パーセントを規定し、前記溶媒がメチルエチルケトンを含むとともに重量基準で前記第1の粘性混合物の5パーセント〜35パーセントを規定する、ステップと、
・前記触媒と前記鎖延長剤と前記架橋剤を混合して前記第2の溶液を規定するステップであって、前記触媒がジブチルスズジラウレートを含むとともに重量基準で前記第1の粘性混合物の0パーセント〜0.5パーセントを規定し、前記鎖延長剤がポリウレタン用芳香族ジアミン硬化剤を含むとともに重量基準で前記第1の粘性混合物の2パーセント〜4パーセントを規定し、且つ架橋剤がジトリメチロールプロパンを含むとともに重量基準で前記第1の粘性混合物の1パーセント〜3パーセントを規定する、ステップと、
・混合ヘッド内の前記第1の溶液と前記第2の溶液とを組み合わせるステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 触感層において、
・基材と、
・変形からの回復に対して第1の緩和時間を呈する第1の層であって、前記第1の層が、
o第1のプレポリマーと第1の溶媒と第1の硬化剤とを組み合わせて第1の粘性材料を規定するステップと、
o前記第1の粘性材料を前記基材上に堆積させるステップであって、前記第1の粘性材料が前記基材を横切るように流動して実質的に均一な厚さの前記第1の層を形成する、ステップと、
o前記第1の層を加熱することにより前記溶媒を追い出すとともに前記第1の硬化剤と前記プレポリマーとの反応を引き起こして物理架橋及び化学架橋されたポリマー鎖により規定される前記第1の層を形成するステップと、
により前記基材上にキャストされる、第1の層と、
・前記基材に対向する前記第1の層上にキャストされてタッチ表面を規定する第2の層であって、前記第2の層が変形からの回復に対して第2の緩和時間を呈する、第2の層と、
を含むことを特徴とする触感層。 - 請求項17に記載の触感層において、前記第2の層が、
・第2のプレポリマーと第2の溶媒と第2の硬化剤とを組み合わせて第2の粘性材料を規定するステップと、
・前記第2の粘性材料を前記第1の層上に堆積させるステップであって、前記第2の粘性材料が前記第1の層を横切るように流動して均一な厚さの前記第2の層を形成する、ステップと、
・前記第2の層を加熱することにより前記溶媒を追い出すとともに前記第2の硬化剤と前記第2のプレポリマーとの反応を引き起こして物理架橋及び化学架橋されるポリマー鎖により規定される第2の層を硬化させるステップと、
により前記第1の層上にキャストされることを特徴とする触感層。 - 請求項17に記載の触感層において、前記第1の層が、
・第1のプレポリマーと第1の溶媒とを組み合わせるステップであって、第1の溶液を規定する前記第1のプレポリマーがTDI末端ポリエステルプレポリマーを含み、前記第1の溶媒がメチルエチルケトンを含む、ステップと、
・触媒と鎖延長剤と架橋剤とを組み合わせて第1の硬化剤を規定するステップであって、前記触媒がジブチルスズジラウレートを含み、前記鎖延長剤がポリウレタン用芳香族ジアミン硬化剤を含み、且つ架橋剤がジトリメチロールプロパンを含む、ステップと、
・前記第1の溶液と前記第1の硬化剤とを組み合わせて前記第1の粘性材料を規定するステップと、
により前記基材上にキャストされることを特徴とする触感層。 - 請求項17に記載の触感層において、前記第2の層が、前記第1の緩和時間から閾値オフセット内の第2の緩和時間を呈し、前記第2の層が、前記第1の層と協同して、前記第1の層及び前記第2の層の変形に応答して前記第1の緩和時間及び前記第2の緩和時間の遅い方により規定される時間内で前記タッチ表面をプレ変形状態に回復することを特徴とする触感層。
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