(57)【要約】導電性帯鋼のような電気回路素子が恒久的にポリエチレン部品のようなポリオレフィン部品の表面に貼り付けられ、これは回転成形によって回転モールドの内表面に成形サイクルの開始時に貼り付けられることが可能な、或いはその製造の後に成形品に貼り付けることが可能な転写物を使用して製造される。転写物は担体シートからなり、これはシート上に導電性回路素子が３０乃至約６０重量％の導電性粒子、望ましくは金属フレークを含むワックス又はポリエチレン粉末の混合物で印刷されたものである。貼り付け後、担体シートは除去され、回転成形サイクルの間に加熱するか、或いは形成部品をサイクル後に加熱するかの何れかによって導電性回路素子が恒久的にポリエチレン部品の表面中へ組み込まれる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリオレフィン表面に導電性素子を貼り付ける方法であって、
ａ．  ３０乃至５０重量％の導電性粒子と５０乃至７０重量％の炭化水素ワックス及び高密度ポリエチレン粉末の群から選択される部材との混合物によって規定された導電性素子を含む被覆物をしなやかなシート担体上に印刷することによって転写物を形成し、
ｂ．  被覆物をシート担体からポリオレフィン表面へ転写し、そして表面をポリオレフィンの融解温度まで加熱して恒久的に被覆物を表面に結合することからなるポリオレフィン表面に導電性素子を貼り付ける方法。
【請求項２】
導電性粒子が４０ミクロン未満の範囲の寸法を有する金属フレークである請求項１記載の方法。
【請求項３】
回転モールドがポリエチレン成形樹脂で充填され、閉じられそしてモールドの内表面に対して樹脂をモールドして中空部品を形成するのに十分な時間その大小の軸についてモールドを回転させる間に成形温度まで加熱され、次に離型温度まで冷却されそして開かれそして部品が取り出され、微結晶炭化水素ワックスの混合された導電性粒子の混合物を含む転写物を形成し、印刷された被覆物を担体シートから回転モールドの内表面に離型温度にて転写するステップを含む、回転成形サイクルに適用された請求項２記載の方法。
【請求項４】
印刷混合物が４５乃至５５重量％の導電性金属粒子及び４５乃至５５重量％のワックスからなる請求項３記載の方法。
【請求項５】
導電性粒子が約１ミクロンの厚さを有するニッケルフレークである請求項４記載の方法。
【請求項６】
４０ミクロン未満の範囲の寸法の高密度ポリエチレン粉末中に導電性粒子を混合した混合物を含む転写物を形成し、転写物を表面に対して押し付け担体シートを印刷被覆物から分離することによってポリエチレン表面上に印刷被覆物を転写し、そしてポリエチレン粉末の融解温度に表面を加熱し被覆物を表面上に融合するステップを含む請求項２記載の方法。
【請求項７】
印刷混合物が３０乃至４０重量％の導電性金属粒子及び６０乃至７０重量％のポリエチレン粉末からなる請求項６記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
１．発明の分野
本発明はポリエチレン成形部品に関し、特に、ポリエチレン表面を導電性回路で恒久的に被覆する方法に関する。
【０００２】
２．先行技術の略述
ポリオレフィン、特にポリエチレンの表面は塗料、インク等のような被覆物をあまり受け入れない。その結果として、導電性素子の層を恒久的に安全な方法で重合体表面に貼り付けることが非常に困難である。
【０００３】
ポリオレフィン、特にポリエチレンはタンク、箱、子供用おもちゃ、屋外看板等のような大きな中空型部品の回転成形のいたるところで利用される。これらの用途の一部において、成形部品の表面に導電性素子を包含することが望ましい。液体貯蔵タンクのある用途において、導電性の接着テープがタンクの垂直軸に沿って貼り付けられ、液面を検出するシステムを内蔵している。接着テープのこの用途における使用は、重合体表面へ恒久的に結合することが見出されていないので、成功していない。
【０００４】
米国特許第４，３５２，７６２号明細書（特許文献１）には装飾的な又はアルファベットや数字のインジカ（ｉｎｄｉｃａ）が成形の間に成形部品に転写するためのシルクスクリーン印刷によって回転モールドの内表面に粘性のある油懸濁液として塗布される方法が記載され特許請求の範囲とされている。更に、この試みの成果としてはワックス物質とポリオレフィン粉末の混合物中に含まれたインジカ（ｉｎｄｉｃａ）を担体シート上に有する転写物を用いてモールドの内表面上にインジカ（ｉｎｄｉｃａ）を塗布することが挙げられる；米国特許第４，５１９，９７２号明細書（特許文献２）を参照のこと。この米国特許は同じような転写物を用いて成形されたポリオレフィン部品の表面にインジカ（ｉｎｄｉｃａ）を貼り付ける方法が開示され特許請求の範囲とされている。これらの成果は米国特許第５，６４８，０３０号明細書（特許文献３）及び米国特許第５，４９８，３０７号明細書（特許文献４）に開示されているようなその他の成果を一蹴している。
【０００５】
上記試みは何れも、液体貯蔵タンクのレベルセンサ、静電気減少装置等のような様々な用途に有効なポリエチレン表面を導電性回路で恒久的に被覆することについての問題及び目的に取り組んでいない。これらの用途は概して低電圧の回路構成と比較的高い伝導性を必要とする。
【特許文献１】
米国特許第４，３５２，７６２号明細書
【特許文献２】
米国特許第４，５１９，９７２号明細書
【特許文献３】
米国特許第５，６４８，０３０号明細書
【特許文献４】
米国特許第５，４９８，３０７号明細書
【発明の目的】
【０００６】
本発明の目的は、導電性素子のポリオレフィン、特にポリエチレン部品への恒久的な貼り付け方法を提供するものである。
【０００７】
本発明の更なる目的は、導電性素子の恒久的な貼り付け方法を回転成形の間にポリオレフィン部品に用いるものである。
【０００８】
本発明の更なる目的は、回転成形サイクルにおける製造の間に導電性素子をポリオレフィン部品へ恒久的に貼り付ける方法を提供するものである。
【０００９】
また本発明の目的は、ポリオレフィン特にポリエチレン部品の外板中に一体化した導電性回路を提供するものである。
【００１０】
他の関連した目的は以下の発明の記載から明白である。
【発明の簡単な説明】
【００１１】
様々な従来の成形作業による製造の後に成形部品へ貼り付けることの可能な転写物を使用することにより導電性帯鋼のような電気回路素子がポリオレフィン部品の表面に恒久的に貼り付けられる。回転成形の具体的な用途において、転写物は回転モールドの内表面に成形サイクルの開始時に貼り付けられることが可能である。転写物は担体シートからなり、これはシート上に導電性回路素子が３０乃至約６０重量％の導電性粒子望ましくは金属フレークを含むワックス又はポリエチレン粉末の混合物で印刷されたものである。貼り付け後、担体シートは除去され、回転成形サイクルの間に加熱するか、或いは成形されたポリオレフィン部品を加熱するかの何れかによって導電性回路素子が恒久的にポリエチレン部品の表面中へ組み込まれる。
【好ましい実施の形態の記載】
【００１２】
本発明は印刷された回路素子をポリオレフィン部品の表面に組み込むことを対象にしている。本発明は、回転成形、熱成形、射出成形又はブロー成形のような従来の成形作業において形成されたポリオレフィン部品の成形後処理として適用されることが可能である。本発明はまた回転成形サイクルの間に用いることも可能である。回転成形において、中空型プラスチック部品はポリオレフィン粒子を回転モールドへ充填し、モールドを閉じ、成形部品を形成するのに十分な時間その大小の軸についてモールドを回転させる間に、ポリオレフィンの成形温度までモールドを加熱することにより形成される。モールドは次に離型温度まで冷却され、開かれ、そして成形された生成物が取り出される。
【００１３】
電気回路素子は担体シート上に印刷され、加熱されたメタルスクリーン及び標準的な熱スクリーン印刷技術を用いて転写物を形成する。本発明の転写物に有効な担体シートは羊皮紙又はプラスチックフィルムのようなあらゆるしなやかで寸法安定な紙であってよい。
【００１４】
導電性粉末のワックス粒子又は高密度ポリエチレン粉末との混合物は回路素子を担体シート上に印刷するために使用される。望ましくは、混合物はこれらの成分を４５乃至７０重量％のワックス又はポリエチレン粉末及び３０乃至５５重量％の導電性粉末のようなスクリーン印刷に好適な比率で含有する。転写物が回転モールドの内表面に貼り付けられる場合、微結晶ワックス中に４５乃至５５重量％の導電性粉末を混合した混合物を使用することが好ましい。転写物が形成されたポリエチレン部品の表面に貼り付けられる場合、高密度ポリエチレン粉末中に３０乃至４０重量％の導電性粉末を混合した混合物を使用することが好ましい。必要とあらば、スクリーン印刷に最適な粘性（１００乃至１０００センチポアズ）を提供するためにシリカ又はケイ酸塩のような粘性添加物が少量添加されることも可能である。
【００１５】
導電性粒子は金属粒子、或いはガラス又はセラミック製の粒子を芯とした金属被覆物であってよく、或いは炭素又はグラファイト粒子であってよい。有用な金属としてはスズ、銅、ニッケル、銀及びこれら金属の塩又は酸化物、例えばセラミック粒子表面をアンチモニードープ酸化スズで被覆したもののようなものが挙げられる。その他の具体的な例としては銀で被覆されたニッケル粒子、銀及び酸化銀で被覆されたガラス粒子等が挙げられる。粒子の寸法は約１００ミクロン程度、望ましくは約１０−５０ミクロン程度であるべきである。粒子の形状は球状、例えばガラスビーズであってよいが、フレーク状が好ましい。コスト及び効果の観点からもっとも実用的な形状は厚さ約１ミクロンで９８パーセントが４００メッシュ選別を通過したニッケルフレークである。
【００１６】
ワックスは如何なる着色又は色ムラを避けるため望ましくは透明な又は明るい色の炭化水素ワックスがよい。好適なワックスの例としては天然ワックス、パラフィンワックス、合成ワックス、微結晶ワックス等が挙げられる。微結晶ワックスは高パラフィン系原料油からワックスを抽出するために使用された溶媒から結晶化された石油精製ワックスである。非常に好適なワックスは華氏９０乃至３００度、望ましくは１１０乃至２５０度の融点と、分子量５００乃至１０００、望ましくは６００乃至７５０を有する微結晶ワックスである。プラスチックワックスは精製度が低く、樹状鎖及び環状炭化水素を含んでいる。典型的なプラスチックワックスはその微結晶ワックスより硬度及び透明度が低い。
【００１７】
パラフィンワックスは樹状鎖パラフィン、単環及び複環パラフィンの量が限定された主として１６乃至３８炭素を有するｎ−パラフィン炭化水素からなる。
【００１８】
合成炭化水素ワックスはエチレン及びプロピレンのような炭化水素オレフィンの重合及び共重合によって得られる。典型的なこれらの合成ワックスは狭い分子量分布であって分子量４００乃至約３０００を有している。
【００１９】
実用的な高密度ポリエチレン粉末は０．９０乃至１．１、望ましくは０．９２乃至０．９５の密度を有している。粉末の粒子は４０ミクロン未満の範囲の寸法を有し、導電性粒子と粘性混合物を容易に形成する。
【００２０】
印刷された導電性素子を含む転写物は回転モールドの内表面へ貼り付けられ、導電性素子を成形部品の外面中へその製造の間に組み込むことが可能であり、或いは形成された部品へ成形後に貼り付けることが可能である。
【００２１】
転写物をモールド中の正しい位置に置き、担体シートの外面をモールドの表面に対して押し付けることによって回転成形を用いて、転写物は容易にモールドの内表面へ貼り付けられる。成形サイクルの間、事前に形成された部品がモールドから取り外された後、モールドが離型温度、典型的には華氏９０乃至１９０度の間に転写物は貼り付けられる。転写物上に印刷された被覆物は熱いモールド表面に接着し、担体シートが剥離され、除去される。その後、回転成形で典型的に実践されているステップ及び条件が実行されることが可能である、すなわちモールドを成形樹脂、典型的には１６乃至６０、たいてい３５メッシュの寸法のポリエチレン樹脂粒子で充填し、モールドを閉じ、特定の製品及び成型樹脂に合わせた時間及び温度条件でその大小の軸についてモールドを回転させる間にそれを成形温度まで加熱した。成形サイクルの間、導電性素子は部品へ転写され恒久的に部品の表面中へ組み込まれるようになる。成形サイクルの終わりに、モールドは冷却され、開かれそして部品は取り出される。
【００２２】
転写物はまた、回転成形、熱成形、ブロー成形、射出成形等のような別の従来の成形によって得られる予備成形部品に、転写物を部品に対して重ねあわせ、担体シートをきつく部品に対して押し付け、部品表面の被覆物として導電性素子を剥離ことにより、貼り付けることも可能である。部品の被覆された表面は次に加熱され被覆と表面の外板との温度をポリオレフィン粉末の融解温度まで昇温させ、ポリオレフィン表面の外板中へ被覆物を融合させる。導電性粒子はその結果恒久的にポリオレフィン部品の外板と結合し、けれども電気接触は互いに依然として残っており、部品全体に電気的な通路を提供する。典型的な用途において、ポリオレフィン部品に変形や歪みを起こし得る過剰温度又は温度差動を避けるよう注意しながら、被覆されたポリオレフィン表面は華氏２５０乃至約３５０度の温度に加熱される。
【００２３】
加熱は直火又は高温電気ヒータ、例えば赤外線ヒータのような好適な放熱源を用いて達成されることが可能である。加熱ステップは被覆物をポリオレフィン部分の表面中へ融合するのに充分に被覆されたポリエチレン表面へ局所的に熱を当てることで、被覆された表面が如何なる曇りのないように見えるようになる条件で実行される。その後、ポリオレフィン部品は大気温度へ冷却される。
【００２４】
導電性金属粒子は印刷された電気素子の全体にわたって密接に分散され、端部と端部との接触によって電気的導通を達成する。この電気的導通は温度感受性であり、推定上印刷された電気素子中の金属粒子の端部と端部との接触が失われるまで充分加熱されるときポリエチレン表面は膨張することが観察されている。電気的導通は表面が冷却されると元に戻る。電気的導通が失われる温度を被覆物中の金属粒子の濃度によって測定することが可能な調温制御を電気素子が元来有しているので、これは加熱されたプラスチック部品の製造において本発明の極めてまれな用途を提供する。
【００２５】
本発明は更に以下の実施例にて記載され例示される。
【実施例１】
【００２６】
本発明は回転成形におけるその形成の間にポリエチレンタンク上に導電性の帯鋼をモールドするために使用される。タンクはおおよそ１２インチの高さであり、３ガロンの容積を有している。５０重量％のニッケルフレーク及び５０重量％の微結晶ワックスの混合物を用いて紙担体の上に２つの転写物が夫々１．５×１０インチの導電性帯鋼として印刷された。ニッケルフレークの寸法は幅１０乃至２０ミクロンの範囲であり、おおよそ１ミクロンの厚さである。転写物を、平行に約２インチ離して、回転モールドの垂直壁に垂直に中心に並べた、これはおおよそ華氏１２０度の離型温度である。転写物をモールド表面に対して押し付け担体シートを剥離し、次にモールドはポリエチレン成形樹脂（３５メッシュ）で充填され、閉じられ１５分間その大小の軸について回転させる間におおよそ華氏５５０度まで加熱した。モールドは次に冷却され、開けられそしてタンクが取り出される。導電性帯鋼はタンクの外表面中へタンクの表面と同一平面にモールドされる。タンク表面と導電性接着テープのタブを各帯鋼へ貼り付けることによって帯鋼への電気接続が達成される。
【実施例２】
【００２７】
本発明はポリエチレンから成形された液体貯蔵タンクの外面に導電性帯鋼を貼り付けるために使用される。タンクはおおよそ１２インチの高さであり、２０ガロンの容積を有している。２つの導電性帯鋼をタンクの垂直側面に平行に配列して液体レベルセンサとして機能させるのが望ましい。２つの転写物が夫々前の実施例で記載したような３５重量％のニッケルフレーク及び６５重量％の高密度（０．９３乃至０．９４）のポリエチレン粉末の混合物を使用して紙担体上に１．５×１０インチの導電性帯鋼として印刷された。転写物を、平行に約２インチ離して、回転モールドの垂直壁に垂直に中心に並べた。転写物をタンクの表面に対して押し付け担体シートを剥離し、そしてその結果被覆されたタンクの表面をポリエチレンの融解温度、華氏２５０度まで加熱してタンクの表面上に導電性帯鋼を簡単に組み込ませた。この貼り付けにおいて、前の実施例のようにタンク表面と同一平面にするより導電性帯鋼をタンクの表面に層を形成させる。電気接触は帯鋼に接続され液体レベル検出器具に結びついて使用される。
【００２８】
本発明は例示され目下のところ好ましい実施の形態に参照され記載される。本発明は好ましい実施の形態の開示によって必要以上に限定されることを意図しない。それどころか、本発明は以下の請求項に示す要素及びその明白な同等物によって規定されることを意図する。
【国際公開パンフレット】
2005503665.tif 000002
2005503665.tif 000003
2005503665.tif 000004
2005503665.tif 000005
2005503665.tif 000006
2005503665.tif 000007
2005503665.tif 000008
2005503665.tif 000009
2005503665.tif 000010
2005503665.tif 000011
2005503665.tif 000012
2005503665.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成15年11月6日(2003.11.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリオレフィン表面に元来熱平衡特性を有する導電性回路を貼り付ける方法であって、
ａ．  ３０乃至５５重量％の導電性金属フレークと４５乃至７０重量％の炭化水素ワックス及び高密度ポリエチレン粉末から構成される群から選択される部材から本質的に構成される混合物によって規定された導電性回路を含む被覆物をしなやかなシート担体上に印刷することによって転写物を形成し、
ｂ．  被覆物をシート担体からポリオレフィン表面へ転写し、そして表面をポリオレフィン表面の融解温度まで加熱して融合し被覆物をポリエチレン表面に恒久的に組み込むことからなるポリオレフィン表面に元来熱平衡特性を有する導電性回路を貼り付ける方法。
【請求項２】
導電性金属フレークが約１ミクロンの厚さを有する請求項１記載の方法。
【請求項３】
回転成形がポリエチレン成形樹脂で充填し、閉じそしてモールドの内面に対して樹脂をモールドして前記ポリエチレン表面を有する中空部品を形成するのに十分な時間の間その大小の軸についてモールドを回転させる間に成形温度まで加熱し、次に離型温度まで冷却しそして開きそして部品を取り出す、前記混合物で転写物を形成し、前記ポリエチレン成形樹脂でモールドを充填する前に印刷された被覆物を担体シートから離型温度にて回転モールドの内面に転写するステップを含む、回転成形サイクルに適用された請求項１記載の方法。
【請求項４】
印刷混合物が４５乃至５５重量％のニッケル金属フレーク及び４５乃至５５重量％のワックスから原則的に構成される請求項９記載の方法。
【請求項５】
ニッケルフレークが約１ミクロンの厚さを有する請求項４記載の方法。
【請求項６】
４０ミクロン未満の範囲の寸法の高密度ポリエチレン粉末中に導電性金属フレークを混合した混合物で転写物を形成し、転写物を表面に対して押し付け担体シートを印刷された被覆物から分離することによって表面を加熱する前に印刷された被覆物を前記転写物の担体シートからポリエチレン表面上に転写するステップを含む請求項２記載の方法。
【請求項７】
印刷混合物が４５乃至５５重量％のニッケル金属フレーク及び５５乃至４５重量％の高密度ポリエチレン粉末からなる請求項６記載の方法。
【請求項８】
印刷混合物が４５乃至５５重量％のニッケル金属フレーク及び４５乃至５５重量％のワックスからなる請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記混合物を微結晶炭化水素ワックスで形成するステップを含む請求項３記載の方法。
【請求項１０】
ニッケルフレークが約１ミクロンの厚さを有する請求項７記載の方法。
【国際調査報告】
2005503665.tif 000014