(57)【要約】【課題】延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）ラミネートをプラスチック材料に結合することによって形成される物品を提供すること。【解決手段】物品が提供される。この物品は、プラスチック材料と、そのプラスチック材料に結合された延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）ラミネート（１６）とを含み、ｅＰＴＦＥラミネートは、そのプラスチック材料にレーザ溶接される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチック材料と、
前記プラスチック材料に結合された延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）ラミレート（１６）であって、前記プラスチック材料にレーザ溶接されるｅＰＴＦＥラミレートと
を含む物品。
【請求項２】
前記プラスチック材料が開口（１４）を画定し、前記ｅＰＴＦＥラミレート（１６）が、前記開口を封止するために前記プラスチック材料に結合される、請求項１記載の物品。
【請求項３】
マイクロベント（１０）を含む、請求項２記載の物品。
【請求項４】
前記プラスチック材料がポリブチレンテレフタレートを含む、請求項１乃至３のいずれか1項記載の物品。
【請求項５】
前記ｅＰＴＦＥラミレート（１６）が、織物基材（１８）に積層された少なくとも１つのｅＰＴＦＥメンブラン（２０）を含む、請求項１乃至４のいずれか１項記載の物品。
【請求項６】
前記少なくとも１つのｅＰＴＦＥメンブラン（２０）が、前記織物基材（１８）に熱により積層されるか、または接着により積層される、請求項５記載の物品。
【請求項７】
前記織物基材（１８）が、前記プラスチック材料の融点よりも高い融点を有する少なくとも１つの重合体を含む、請求項５記載の物品。
【請求項８】
前記少なくとも１つの重合体の融点と前記プラスチック材料の融点との間の差が６０℃よりも大きくない、請求項７記載の物品。
【請求項９】
前記少なくとも１つの重合体の融点と前記プラスチック材料の融点との間の差が４５℃よりも大きくない、請求項７記載の物品。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの重合体の融点と前記プラスチック材料の融点との間の差が３０℃よりも大きくない、請求項７記載の物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で説明する実施形態は、一般に、延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）ラミネートをプラスチック材料に結合することによって形成される物品に関し、より詳細には、マイクロベント（ｍｉｃｒｏｖｅｎｔ）を形成するためにｅＰＴＦＥラミネートをプラスチックハウジングまたはエンクロージャに封止状態で結合するレーザ溶接方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、通信機器、照明エンクロージャ、制御ユニット、センサ、電気デバイスおよび電子デバイス（コンピュータ、携帯電話、ＰＤＡ、および双方向無線機を含む）、および船舶用装置のための構成要素、ならびにゲージ、車軸、トランスミッション、モーター、および外部照明を含む自動車構成要素は、過酷な環境要素および条件にさらされる。これらの構成要素は、塵埃や汚物などの液体およびデブリを効果的に遮断するとともに保護ベントを通して熱放散および／またはガス透過を可能にするガス透過性保護ベントを含む。さらに、エンクロージャシールを損傷し、それにより水または潤滑剤などの流体ならびに汚物および塵埃を含むデブリに影響を受けやすい構成要素をさらすことがある圧力差を、保護ベントは防止または制限することができる。
【０００３】
温度が変化すると、エンクロージャの内部容積と外的環境との間に圧力差が生じることがある。温度の変化は、環境温度変動、エレクトロニクスおよび照明によって引き起こされる変動、エンジン熱、噛み合い歯車によって引き起こされる摩擦、風、および／または散水を含む様々な要因によって引き起こされることがある。これらの圧力が均一化または軽減されない場合、この圧力がハウジングおよびシールに応力を与え、それが亀裂、漏洩、およびハウジングまたはシールの故障を引き起こすことがあり、それが結局はエンクロージャへの水および汚染物質の侵入をもたらし、最終的にデバイス故障をもたらすことがある。
【０００４】
凝縮は、多くの用途で、例えば自動車エンジン構成要素や外部照明の中などでさらに悪影響をもたらすことがある。例えば、照明エンクロージャに入った凝縮は光出力を低下させ、安全および／または品質の問題を引き起こすことがある。凝縮はさらに回路基板を腐食し、普通よりも早く構成要素故障を引き起こすことがある。水および水蒸気が、不完全なシール、亀裂、ならびにコネクタおよび／またはハウジングで使用されるプラスチック材料を通してエンクロージャに入ることがある。
【０００５】
従来の構成要素は、長いチューブ、ガタつくキャップ、蛇行した経路、発泡体、一方向弁もしくはハーメチックシール、または１つもしくは複数のベントを含むことがある。少なくともいくつかのベントはガス透過性で疎油性のメンブランを含み、メンブランは、液体、汚物、および塵埃がハウジングに入らないようにしながら、ハウジングの内部と周囲との間で空気およびガスを連続的に交換できるようにする。１つの好適なメンブランにはｅＰＴＦＥが含まれる。ｅＰＴＦＥメンブランの微孔質構造体は、ガスが自由に通過できるようにしながら液体浸入を防止して、液体に接触した後でさえ漏洩を防止または制限し、高レベルの空気流をもたらし、汚染を防止する。
【０００６】
そのようなベントを製造する従来の方法は、感圧接着剤あるいは超音波またはホットバー接合プロセスを使用して、ｅＰＴＦＥメンブランをプラスチックハウジングに取り付けることを含む。これらの両手法では特有な問題および／または欠点が生じる。接着剤は汚染問題をもたらし、超音波またはホットバー接合プロセスは、望ましくない比較的大きい不連続および／または一貫しない接合線を生成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第７３０６７２９号公報
【特許文献２】米国特許第６５８２１１３号公報
【特許文献３】米国特許第６２７４０４３号公報
【特許文献４】米国特許第６１９６７０８号公報
【特許文献５】米国特許第６１３０１７５号公報
【特許文献６】米国特許第６０３０６９４号公報
【特許文献７】米国特許第５８７９７８９号公報
【特許文献８】米国特許第５４２６１２８号公報
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一態様では、物品が提供される。この物品は、プラスチック材料と、そのプラスチック材料に結合された延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）ラミネートとを含む。
【０００９】
別の態様では、物品を形成するために延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）ラミネートをプラスチック材料に結合する方法が提供される。この方法は、プラスチック材料を供給することを含む。ｅＰＴＦＥラミネートはプラスチック材料上に位置決めされ、ｅＰＴＦＥラミネートはプラスチック材料に結合される。
【００１０】
別の態様では、マイクロベントが提供される。このマイクロベントは、開口を画定するプラスチックハウジングを含む。延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）ラミネートは、開口を封止するためにプラスチックハウジングに結合される。ｅＰＴＦＥラミネートは、熱可塑性重合体織物基材に積層されたｅＰＴＦＥメンブランを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】プラスチックハウジングと、好適なレーザ溶接方法を使用してプラスチックハウジングに結合された延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）ラミネートとを含む例示的なマイクロベントの概略断面図である。
【図２】レーザ溶接装置、および好適なレーザ溶接方法を使用して製造された例示的なマイクロベントの概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本明細書で説明する実施形態は、物品と、物品を形成するために延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）ラミネートをプラスチック材料に結合する方法とを提供する。本明細書で説明する実施形態は、マイクロベントと、マイクロベントを製作する方法とをさらに提供する。マイクロベントは、ガス透過性で水の浸透を防ぐベントを必要とすることがあるいかなる用途の使用にも好適である。例えば、本明細書で説明するようなマイクロベントは、照明エンクロージャ、家庭電化製品、携帯用および据置き用電子デバイスもしくは電気デバイス、船舶用途、センサ、自動車構成要素、コンピュータ、および通信機器での使用に好適となり得る。マイクロベントは、さらに、工業用および民生用の化学薬品および清浄剤、製薬およびバイオテクノロジーの製品、ならびに冷凍乾燥した製品をパッケージ化するために使用することができる。
【００１３】
図１および図２を参照すると、例示的なマイクロベント１０は、好適なプラスチック材料から製作された、ハウジング１２などのエンクロージャを含む。一実施形態では、ハウジング１２は、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などのポリエステル材料を含む熱可塑性重合体材料などの好適なプラスチック材料で製作される。さらなる実施形態では、プラスチック材料は十分に強固であり、マイクロベント１０に十分な強度を与える。代替実施形態では、ハウジング１２は、限定はしないが、ナイロン、ポリウレタン、ガラス繊維入りプラスチック、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、および好適な材料の組合せを含む好適なプラスチック材料から製作される。ハウジング１２は、本明細書で説明するようなレーザ溶接方法を使用してマイクロベント１０を製造しやすくする任意の好適なプラスチック材料で製作できることが、当業者には明らかであり、提供した本明細書の教示によって導かれるであろう。一実施形態では、ハウジング１２は、容積と、アパーチャ、孔、穴、通路および／またはスロットなどの１つまたは複数の開口１４とを画定し、開口１４は画定された容積と連通する。
【００１４】
ｅＰＴＦＥラミネート１６がハウジング１２に結合される。一実施形態では、ｅＰＴＦＥラミネート１６をハウジング１２にレーザ溶接するためのレーザ溶接方法を使用してｅＰＴＦＥラミネート１６がハウジング１２に結合される。従来の結合方法または接合方法と比較してレーザ溶接方法の利点には、高い処理能力速度と、特に複雑な溶接線または高度な溶接線が必要である場合に材料の精密で正確な溶接線をもたらす比較的薄く精密な溶接線と、清潔さと、容易さとが含まれる。代替実施形態では、ｅＰＴＦＥラミネート１６は、限定はしないが、超音波、高周波、またはホットバー溶接方法を含む任意の好適な結合方法を使用してハウジング１２に結合される。一実施形態では、ｅＰＴＦＥラミネート１６は１つまたは複数の熱可塑性重合体布地基層などの好適な織物基材１８を含み、熱可塑性重合体布地基層には、限定はしないが、複合不織布地、ポリエステル、ナイロン、ポリエチレン、または好適な熱可塑性材料の組合せなどを含む好適な織布および／または不織布の織物布地が含まれる。例示的実施形態では、織物基材１８は、各々がハウジング１２のプラスチック材料の融点よりも高い重合体融点を有する１つまたは複数の重合体を含む。特定の実施形態では、重合体融点とプラスチック材料融点との間の差は、約６０℃よりも大きくなく、より具体的には約４５℃よりも大きくなく、さらにより具体的には３０℃よりも大きくない。一実施形態では、重合体の融点はプラスチック材料の融点に等しい。
【００１５】
ｅＰＴＦＥラミネート１６には、当業者には周知であり、限定はしないが熱積層プロセスまたは接着積層プロセスを含む提供した本明細書の教示によって導かれる任意の好適な積層プロセスを使用して織物基材１８に積層された少なくとも１つのｅＰＴＦＥメンブラン２０が含まれる。一実施形態では、ｅＰＴＦＥメンブラン２０はレーザビームに対して透明である。
【００１６】
図２をさらに参照すると、ｅＰＴＦＥラミネート１６はハウジング１２などのプラスチック材料に結合される。ハウジング１２は１つまたは複数の開口１４を画定する。一実施形態では、ｅＰＴＦＥラミネート１６がプラスチック材料に結合されるとき形成される図１の断面に示されるような溶接線２２にエネルギーを集中させやすくするために、プラスチック材料はカーボンブラックを含む。織物基材１８に積層されたｅＰＴＦＥメンブラン２０を含むｅＰＴＦＥラミネート１６は、織物基層１８が開口１４の周囲を画定するハウジング１２の表面に接触するように開口１４上に位置決めされる。
【００１７】
図２に示されるように、レーザ溶接装置３０は焦点レンズ３４を有するレーザヘッド３２を含み、レーザヘッド３２がｅＰＴＦＥラミネート１６を端から端まで横断または移動するとき焦点レンズ３４はｅＰＴＦＥラミネート１６に接触し、ｅＰＴＦＥラミネート１６に好適な圧力を印加する。レーザ溶接装置３０はエネルギーを発生し、溶接線２２を形成する。レーザヘッド３２はレーザビーム（図示せず）を発生し、それは、ｅＰＴＦＥラミネート１６をハウジング１２およびシール開口１４に結合させるために不織布基材１８に積層されたｅＰＴＦＥメンブラン２０を通る好適なエネルギーを発生する。より具体的には、一実施形態では、ｅＰＴＦＥラミネート１６の織物基材１８はハウジング１２にレーザ溶接され、ｅＰＴＦＥラミネート１６はハウジング１２に結合される。
【００１８】
一実施形態では、本明細書で説明するレーザ溶接方法がマイクロベント１０を製造するために利用される。マイクロベント１０は、１つまたは複数の開口１４を画定するプラスチックハウジング１２を含む。ｅＰＴＦＥラミネート１６は開口１４上に位置決めされ、ｅＰＴＦＥラミネート１６はハウジング１２にレーザ溶接され、ｅＰＴＦＥラミネート１６はハウジング１２およびシール開口１４に結合される。一実施形態では、少なくとも織物基材１８はハウジング１２にレーザ溶接される。特定の実施形態では、焦点レンズ３４がｅＰＴＦＥメンブラン２０に接触して圧力を印加し、ｅＰＴＦＥラミネート１６をハウジング１２に押し付けるとき、レーザビームは織物基材１８に積層されたｅＰＴＦＥメンブラン２０を通過する。レーザヘッド３２はレーザビームの形態でエネルギーを発生し、溶接線２２を形成する。代替実施形態では、ｅＰＴＦＥラミレート１６は、限定はしないが、超音波、高周波、またはホットバー溶接方法を含む任意の好適な結合方法を使用してハウジング１２に結合される。
【実施例】
【００１９】
実施形態を以下の実施例でより詳細に説明するが、実施例は単なる例示としてのものであり、それは、本明細書の多数の変形および変更が当業者には明らかであり、提供した本明細書の教示よって導かれるからである。
【００２０】
方法
レーザ溶接装置および方法を利用して、２２０℃の融点（ｍ．ｐ．）を有するポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）から製作されたハウジングへの以下の材料（表１）の溶接性を判定した。レーザ溶接装置は、ｅＰＴＦＥラミレートをハウジングに溶接するためにレーザビームの形態でエネルギーを発生する、焦点レンズを有するレーザ溶接ヘッドを含んでいた。８０ミリメートル（ｍｍ）の焦点レンズが小さいクランプ固定具と共に使用された。２ｍｍから５０ｍｍの円柱直径に対して４±０．５バールの試験圧力がさらに使用された。ｅＰＴＦＥラミネートは、ポリエステル、ポリプロピレン（ＰＰ）、ナイロン、ポリエチレン、または熱可塑性重合体材料の組合せなどの熱可塑性重合体を含む織物基材に積層されたｅＰＴＦＥメンブランを含んでいた。レーザ溶接方法の変数は、電力（ワット）、速度（ミリメートル／分（ｍｍ／分））、クランプ圧力（バール）、および焦点レンズの底部からｅＰＴＦＥラミレートの表面までの測定されたｚ軸高さ（ミリメートル（ｍｍ））を含んでいた。以下の表２は試験観測結果を含む。
【００２１】
材料
【００２２】
【表１】
2010069876.tif 000003
試験観測結果
【００２３】
【表２】
2010069876.tif 000004
実施例は、試験材料の溶接性について以下の観測結果を提供している。（ａ）ｅＰＴＦＥメンブランは、布地に積層されない限り硬質プラスチックに溶接することができなかったし、ｅＰＴＦＥメンブラン上の疎水性コーティングも疎油性コーティングも硬質プラスチックへの溶接を可能にしなかった。（ｂ）ポリプロピレン布地をもつｅＰＴＦＥメンブランを含むラミレートは硬質プラスチックに溶接することができなかった、（ｃ）ポリエステル布地またはナイロン布地をもつｅＰＴＦＥメンブランを含むラミレートは硬質プラスチックに首尾よく溶接することができた。
【００２４】
上記の実施形態は、プラスチック材料に結合された延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）ラミレートを含む物品、およびその物品を形成する方法を提供する。上記の実施形態は、プラスチックハウジング内に画定されたまたはプラスチックハウジングによって画定された１つまたは複数の開口を封止するために、プラスチックハウジングに結合された延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）ラミレートを含むマイクロベントを製造するのに好適な高速レーザ溶接方法をさらに提供する。マイクロベントは、１つまたは複数の開口を画定するプラスチックハウジングを含む。ｅＰＴＦＥラミレートは、１つまたは複数の開口を封止するためにプラスチックハウジングにレーザ溶接される。ｅＰＴＦＥラミレートは、熱可塑性重合体の織布または不織布基材と、熱可塑性重合体織物基材に積層されたｅＰＴＦＥメンブランとを含む。
【００２５】
物品、および物品を形成する方法、ならびにマイクロベント、およびマイクロベントを製造する方法の例示的な実施形態が詳細に上記されている。物品、方法、およびマイクロベントは、本明細書で説明した特定の実施形態に限定されず、むしろ、この方法のステップおよび／または物品またはマイクロベントの構成要素は、本明細書で説明した他のステップおよび／または構成要素から独立して単独で利用することができる。さらに、説明した方法のステップおよび／または物品もしくはマイクロベントの構成要素は、他の方法および／または装置において定義することもでき、あるいは他の方法および／または装置と組み合わせることもでき、本明細書で説明したような方法および物品もしくはマイクロベントだけで実施することに限定されない。
【００２６】
この書面の説明は、最良の形態を含めて本発明を開示するために、さらに当業者が任意のデバイスまたはシステムを製作および使用することならびに任意の統合した方法を行うことを含めて本発明を実施できるために実施例を使用している。本発明の特許の範囲は特許請求の範囲によって定義されており、当業者が着想する他の例を含むことができる。そのような他の例が特許請求の範囲の文字どおりの意味と異ならない構造要素を有する場合、またはそれらが特許請求の範囲の文字どおりの意味と実質的に差がない等価構造要素を含む場合、それらは特許請求の範囲内にあるものである。
【符号の説明】
【００２７】
１０  マイクロベント
１２  ハウジング
１４  シール開口
１６  ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）ラミネート
１８  織物基材
２０  ｅＰＴＦＥメンブラン
２２  溶接線
３０  レーザ溶接装置
３２  レーザヘッド
３４  焦点レンズ
【図１】
2010069876.tif 000005
【図２】
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