JP3234606B2 - 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

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Description

【発明の詳細な説明】 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08/7
36,830の一部継続特許出願にかかる米国特許5,949,029
号（1999年９月７日登録）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
きるであろう。
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、0.0127ミ
リメートル（0.5ミル）から0.127ミリメートル（5.0ミ
ル）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10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、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29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26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にかかる米国特許5,949,029号（1999年９月７
日登録）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24
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44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46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、0.0127ミリメートル（0.5ミル）から0.127ミリメ
ートル（5.0ミル）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。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−261865（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−15574（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−36593（ＪＰ，Ｕ) 特表 平４−504383（ＪＰ，Ａ) 特表 平７−502462（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B32B 1/00 - 35/00 H01H 3/12 H01H 11/00 H01H 13/70 - 13/76 G06F 3/02 ＥＰＡＴ（ＱＵＥＳＴＥＬ) ＷＰＩ／Ｌ（ＱＵＥＳＴＥＬ)

Claims (26)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】接点間を電気的に接続させるための層状構
    造体であって、 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、 該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構造体であって 該基板の膨張係数と該バリヤ層の膨張係数とはほぼ等し
    いことを特徴とする該層状構造体。
  2. 【請求項２】請求項１に記載の層状構造体において、該
    バリヤ層は加熱プロセスにより該基板に接合されている
    層状構造体。
  3. 【請求項３】請求項１に記載の層状構造体において、該
    基板は汚染物の浸透を許す弾性材料からできている層状
    構造体。
  4. 【請求項４】請求項１に記載の層状構造体において、該
    基板は汚染物の浸透を許す柔軟な材料からできている層
    状構造体。
  5. 【請求項５】請求項１に記載の層状構造体において、該
    基板は汚染物の浸透を許す硬質な材料からできている層
    状構造体。
  6. 【請求項６】請求項１に記載の層状構造体において、さ
    らに、該バリヤ層の該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、該弾性導電層は該基板の膨張
    係数とほぼ等しいことを特徴とする層状構造体。
  7. 【請求項７】請求項６に記載の層状構造体において、該
    弾性導電層は加熱プロセスにより該バリヤ層に接合され
    る層状構造体。
  8. 【請求項８】請求項７に記載の層状構造体において、該
    バリヤ層は該基板へと、該弾性導電層は該バリヤ層へ
    と、単一の加熱プロセスにより接合される層状構造体。
  9. 【請求項９】請求項１に記載の層状構造体において、該
    バリヤ層の厚さは0.0127ミリメートル（0.5ミル）から
    0.127ミリメートル（5.0ミル）の範囲である層状構造
    体。
  10. 【請求項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、 該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、 該バリヤ層の該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構造体。
  11. 【請求項１１】請求項10に記載の層状構造体において、
    該バリヤ層は加熱プロセスにより該基板に接合される層
    状構造体。
  12. 【請求項１２】請求項10に記載の層状構造体において、
    該弾性導電層は加熱プロセスにより該バリヤ層に接合さ
    れる層状構造体。
  13. 【請求項１３】請求項10に記載の層状構造体において、
    該バリヤ層は該基板へと、該弾性導電層は該バリヤ層へ
    と、単一の加熱プロセスにより接合される層状構造体。
  14. 【請求項１４】請求項10に記載の層状構造体において、
    該基板は汚染物の浸透を許す弾性材料からできている層
    状構造体。
  15. 【請求項１５】請求項10に記載の層状構造体において、
    該基板は汚染物の浸透を許す柔軟な材料からできている
    層状構造体。
  16. 【請求項１６】請求項10に記載の層状構造体において、
    該基板は汚染物の浸透を許す硬質な材料からできている
    層状構造体。
  17. 【請求項１７】請求項10に記載の層状構造体において、
    該バリヤ層の厚さは0.0127ミリメートル（0.5ミル）〜
    0.127ミリメートル（5.0ミル）の範囲である層状構造
    体。
  18. 【請求項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、 該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、 該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、 該第二のバリヤ層の、該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構造体。
  19. 【請求項１９】請求項18に記載の層状構造体において、
    該第一のバリヤ層は加熱プロセスにより該基板に接合さ
    れている層状構造体。
  20. 【請求項２０】請求項18に記載の層状構造体において、
    該第二のバリヤ層は加熱プロセスにより該基板に接合さ
    れている層状構造体。
  21. 【請求項２１】請求項18に記載の層状構造体において、
    該弾性導電層は加熱プロセスにより該第二のバリヤ層に
    接合されている層状構造体。
  22. 【請求項２２】請求項18に記載の層状構造体において、
    該第一のバリヤ層は該基板へと、該第二のバリヤ層は該
    基板へと、該弾性導電層は該第二のバリヤ層へと、単一
    の加熱プロセスにより接合される層状構造体。
  23. 【請求項２３】請求項18に記載の層状構造体において、
    該基板は汚染物の浸透を許す弾性材料からできている層
    状構造体。
  24. 【請求項２４】請求項18に記載の層状構造体において、
    該基板は汚染物の浸透を許す柔軟な材料からできている
    層状構造体。
  25. 【請求項２５】請求項18に記載の層状構造体において、
    該基板は汚染物の浸透を許す硬質な材料からできている
    層状構造体。
  26. 【請求項２６】請求項18に記載の層状構造体において、
    前記いずれのバリヤ層の厚さも0.0127ミリメートル（0.
    5ミル）から0.127ミリメートル（5.0ミル）の範囲であ
    る層状構造体。
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