JP2017512680A - 電磁放射線シールドを含む透明物品 - Google Patents

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Abstract

電子レンジのためのビューイングパネルを形成する方法は、導電性コーティングを含むフィルムを金型に入れ、導電性コーティングを有するフィルムの表面に対して基材を成形させ、ビューイングパネルを形成する工程、あるいは基材を射出成形し、成形後に導電性コーティングを基材の表面に適用し、ビューイングパネルを形成する工程を含むことができ、ここで、基材は、透明なポリマまたはガラスから選択され、導電性コーティングは、ASTM D4935により決定すると、30MHzから3.0GHzに対して25dBを超えるEMIシールド効果を有し、ならびにビューイングパネルは、430THzから790THzの周波数を有する入射光の50%以上の透過率を有する。

Description

本発明は、電磁放射線シールドを含む透明物品の技術に関する。
ガラス板から製造された電子レンジ(microwave oven)ドアビューイングパネル(viewing panel)は、産業および/または政府規制を満たすために、オーブン内箱(キャビティ:cavity)の外側に透過しないようにEMIを制限するための電磁干渉(EMI)シールドを必要とする可能性がある。金属は良好なEMIシールド材料となり得る。ビューイングパネルはEMIのパネルを通る透過を制限するために、金属シートを組み込むことができる。金属シートは穴あきとすることができ、これにより、シールド機能を維持しながらパネルを通した視認性を改善することができる。
電子レンジドアのビューイングパネルに組み込まれた穴あき金属シートは、効果的にマイクロ波のビューイングパネルを通る透過を制限することができ、マイクロ波透過に対する産業および/または政府標準を満たすことができる。しかしながら、マイクロ波透過を制限することに加えて、穴あき金属シートは、ヒトの目に見える光の透過、例えば、430テラヘルツ(THz)から790THzの周波数、または390ナノメートル(nm)から700nmの空気中での波長を有するEMIを制限することができる。その結果、穴あき金属シートを有するビューイングパネルは、電子レンジ内箱の内側に置かれた食品のイメージを曖昧にする場合があり、これは、消費者にとって望ましくない可能性がある。このように、視認性(パネルを通る可視光透過率)とマイクロ波シールドの間にトレードオフが存在し得る。穴が大きくなるほどマイクロ波シールドは不満足なものとなり得るが、穴が小さいと視認性が低減する可能性がある。その結果、消費者にはオーブン内箱内の食品のイメージを曖昧にするパネルが押し付けられる可能性がある。
加えて、穴あき金属シートは電子レンジドアアセンブリの重量を増加させ得る。より重いドアを支持するために、より強いヒンジが使用されることになり、これによりさらに電子レンジの重量およびコストが増加する可能性がある。さらに、穴あき金属シートおよびガラス板を有するビューイングパネルは、少なくとも一部は、各構成要素を別の形状に形成し、それらを一緒に組み立てるのに関連するかなり高いコストのために、平面構造に制限され得る。よって、そのような構造物を電子レンジに組み込むことは、設計の自由を制限することになり得る。
米国特許第7,601,406号明細書 米国特許第5,476,535号明細書 米国特許第8,105,472号明細書 米国特許公開第2011/0003141号明細書
よって、当技術分野においては、増加した可視光透過率、マイクロ波放射に対する関係する全国および産業標準を満たす十分なマイクロ波シールド能力を有し、パネルの重量およびコストを低減させることができ、改善された美的感覚および曲線設計を可能にするより大きな設計の自由を提供することができる、電子レンジビューイングパネルが必要とされる。
電子レンジのためのビューイングパネルを形成する方法は、導電性コーティングを含むフィルムを金型に入れ、導電性コーティングを有するフィルムの表面に対して基材を成形させ、ビューイングパネルを形成する工程、あるいは基材を射出成形し、成形後に導電性コーティングを基材の表面に適用し、ビューイングパネルを形成する工程を含むことができ、ここで、基材は、透明なポリマまたはガラスから選択され、導電性コーティングは、ASTM D4935により決定すると、30MHzから3.0GHzに対して25dBを超えるEMIシールド効果を有し、ならびにビューイングパネルは、430THzから790THzの周波数を有する入射光の50%以上の透過率を有する。
電子レンジのためのビューイングパネルを形成する方法は、導電性コーティングを含むフィルムを基材に連結させ、パネルプリフォームを形成させる工程、ならびにパネルプリフォームを熱成形または真空成形して、ビューイングパネルを形成させる工程を含むことができ、ここで、基材は、透明なポリマまたはガラスから選択され、コーティングは1.0オーム/sq以下の表面抵抗を有し、ならびにビューイングパネルは、430THzから790THzの周波数を有する入射光の50%以上の透過率を有する。
電子レンジのためのビューイングパネルは、透明なポリマまたはガラスを含む基材と、基材の表面に隣接する導電性コーティングとを備えることができ、ここで、コーティングは、導電性ナノ粒子、導電性金属ナノワイヤ、炭素同素体、または、前記の少なくとも1つを含む組み合わせから選択される導電性ナノ粒子を含み、ここで、導電性ナノ粒子はネットワーク状に配列されたナノメートルサイズの金属粒子であり、ビューイングパネルは、430THzから790THzの周波数を有する入射光の50%以上の透過率を有し、ならびにビューイングパネルは、ASTM D4935により決定すると、30MHzから3.0GHzに対して25dBを超えるEMIシールド効果を有する。
上記および他の特徴は、下記図面および詳細な説明により例示される。
以下、図面に言及するが、図面は例示的な実施形態であり、ここで、同様の要素には同様の番号が付される。
基材と導電性コーティングを有するビューイングパネルの断面図を示す。 基材と、フィルムと、導電性コーティングを有するビューイングパネルの断面図を示す。 基材と、フィルムと、導電性コーティングと、保護材料を有するビューイングパネルの一部の断面図を示す。 基材と、導電性コーティングを有するビューイングパネルの一部の断面図を示す。 ビューイングパネルを示す図である。 電力密度を測定する、様々なサンプルについて実施された放射線放出試験のグラフ図である。 本明細書で記載されるビューイングパネルを有する電子レンジドアを示す図である。
電子レンジは、オーブン内箱内に置かれた食品を、それらをマイクロ波、例えば、300ギガヘルツ(GHz)から300メガヘルツ(MHz)の周波数を有する電磁干渉(EMI)に曝露することにより、調理することができる。電気エネルギーをEMIに変換するためのマグネトロン、または同様の装置は、マイクロ波をオーブン内箱に送り込むことができる。金属プレート、または金属コート表面を電子レンジ内箱の壁に沿って配置することができ、これにより、マイクロ波をオーブン内箱内に閉じ込めることができる。オーブン内箱にアクセスするためのドアはオーブンの壁上に配置することができる。ビューイングパネル(例えば、窓)は、オーブンのドア上に配置することができ、これにより、使用者は、電子レンジ内箱内で調理される食品を見ることができる。電子レンジの表面からのマイクロ波透過は、産業、国際、および/または政府規約および標準(例えば、2013年4月1日に改正された21CFR1030.10、国際無線干渉特別委員会(CISPR)11、CISPR19、連邦通信委員会(FCC)パート18、欧州標準EN55011、および同様の標準)により制御することができる。透明な基材、例えば、透明なポリマ基材または透明なガラス基材、および導電性コーティングを含むより軽量の電子レンジビューイングパネルが開示され、ここで、ビューイングパネルは、ガラスおよびEMIシールドのための金属シートで製造された電子レンジビューイングパネルと比べて増加した可視光透過率を有する。ビューイングパネルはまた、十分なマイクロ波シールド能力を有し(すなわち、マイクロ波周波数におけるEMIシールド)、マイクロ波放射に対する関係する全国および産業標準を満たし、改善された美的感覚および曲線設計を可能にするより大きな設計の自由を提供することができる。導電性コーティングは、基材の表面に隣接して配置することができる。導電性コーティングは、基材の表面に直接連結させることができる。導電性コーティングは、基材の表面に連結されたポリマフィルムの表面に連結させることができる。
導電性コーティング、例えば、透明導電性コーティングは、電子レンジビューイングパネル(例えば、電子レンジ窓)上または中に含められると、軽量、高い透明性、および効率的なマイクロ波ブロッキングを提供することができる。例えば、コーティングは50%を超える、例えば、60%を超える、例えば、70%を超える可視光の透過率を有することができる。導電性コーティングは連続して導電性とすることができる。導電性コーティングは、50オーム毎スクウェア(Ω/sq)未満、例えば、25Ω/sq未満、例えば、10Ω/sq未満、例えば、1Ω/sq未満のシート抵抗を有することができる。
図1はビューイングパネル2の断面を示す図である。ビューイングパネル2は基材6および導電性コーティング4を含むことができ、ここで、基材6は内面14および外面12を含むことができる。導電性コーティング4は、基材6の外面12に隣接することができる。導電性コーティングは、基材6の内面14に隣接することができる。導電性コーティング4は、基材6の表面12、14に直接適用することができる。ビューイングパネル2は、少なくとも1つの次元、例えば、w軸次元で湾曲させることができる。ビューイングパネル2は、2次元、例えば、w軸およびh軸次元で湾曲させることができる。ビューイングパネル2は、w軸に沿って測定される幅Wを有することができる。ビューイングパネル2は、d軸に沿って測定される奥行きDを有することができる。奥行きDはビューイングパネルの全厚Tよりも大きくすることができる。重心16でのビューイングパネルの奥行きはビューイングパネル2の外周に沿ったある点での奥行きDよりも大きくすることができる。奥行きDは、ビューイングパネル2の全厚Tの2倍より大きくすることができる。ビューイングパネル2の奥行きDは、重心16で最大にすることができる。ビューイングパネル2は、重心16と一致しない最大奥行きを有することができる。導電性コーティング4は、基材6の幅Wの一部にわたって分散させることができる。導電性コーティング4は、基材6の幅W全体にわたって分散させることができる。導電性コーティング4は、基材6の高さHの一部にわたって分散させることができる。導電性コーティング4は、基材6の高さH全体にわたって分散させることができる。導電性コーティング4は、基材6の外面12の一部にわたって分散させることができる。導電性コーティング4は、基材6の外面12全体にわたって分散させることができる。
図2は、ビューイングパネル22の断面を示す図である。ビューイングパネルは基材6、導電性コーティング4、および保護材料10を含むことができ、ここで、基材6は、内面14および外面12を含むことができる。ビューイングパネル22は、導電性フレーム20に隣接して配置することができる。導電性フレーム20は、ビューイングパネル22の外周縁18に接することができる。導電性フレーム20はビューイングパネル22の外周の一部に沿って延在することができる。導電性フレーム20は、ビューイングパネル2の外周全体に沿って延在することができ、そのため、ビューイングパネル2を取り囲むことができる。導電性フレーム20は、ビューイングパネル2の表面12、14の一部に沿って延在することができる。導電性フレーム20は、導電性コーティング4と電気的に連絡することができる。保護材料10は、基材6の表面12、14に隣接して配置することができる。保護材料10は下位層に摩耗、紫外線照射、微生物、細菌、腐食、または、前記の少なくとも1つを含む組み合わせに対する抵抗性を提供することができる。
図3はビューイングパネル32の一部の断面を示す図である。ビューイングパネル2は導電性コーティング4がフィルム8の表面に隣接して配置されているフィルム8、基材6、および保護材料10を含むことができる。導電性コーティング4は、基材6の外面12に隣接して配置されたフィルム8の表面上に配置することができる。導電性コーティング4は、基材6の外面12に隣接して配置された表面と反対のフィルム8の表面上に配置することができる。基材6は、フィルム8上に、例えばフィルムインサート成形または同様のプロセスにより、射出成形させることができる。導電性コーティング4は、フィルム8に適用することができ、フィルム8は、基材6の表面12、14上に層化することができる。基材6および、導電性コーティング4を有するフィルム8は、熱成形、真空成形、または同様のプロセスによりビューイングパネル2に成形することができる。保護材料10は、ビューイングパネル2の表面に適用することができる。保護材料10は液状塗料とすることができる。保護材料10は、任意の好適な湿式コーティング技術、例えば、ローラーコーティング、スクリーン印刷、スプレッディング、スプレーコーティング、スピンコーティング、浸漬、などを使用して適用することができる。保護材料10はフィルムとすることができ、または、フィルムに適用することができ、これは、ビューイングパネル2の一側面に接着させることができる。保護材料10はガラスとすることができる。接着促進剤を保護材料10を有するフィルムに組み込み、ビューイングパネル2の表面への接着性を改善することができる。
図4はビューイングパネル42の一部の断面を示す図である。ビューイングパネル42は外面12および内面14を含む基材6および基材の表面に隣接する導電性コーティング4を含むことができる。導電性コーティング4は、基材6の表面12、14に直接適用することができる。ビューイングパネル2は、導電性フレーム20に接することができる。導電性フレーム20は、導電性コーティング4と電気的に連絡することができる。導電性フレーム20は、ビューイングパネル42の基材6の外面12の一部に沿って延在することができる。導電性フレーム20は、ビューイングパネル42の基材6の内面14の一部に沿って延在することができる。導電性フレーム20は、ビューイングパネル42の外周縁18に接することができる。導電性フレーム20は、ビューイングパネル42の外周縁全体18に沿って延在することができ、そのため、ビューイングパネル42を取り囲むことができる(例えば、ビューイングパネル42の外周縁全体18に沿って延在することができ、基材の一部および/または導電性コーティング4の一部に沿って延在することができる)。保護材料10は、基材6の表面12、14に隣接して配置することができる。保護材料10は、基材6の表面12、14上に配置することができる。保護材料10は、導電性コーティング4に隣接して配置することができる。保護材料10は、導電性コーティング4の表面の一部に沿って配置することができる。ビューイングパネル42は、導電性コーティング4と導電性フレーム20の間で電気接続性を提供することができる任意の機械的または化学的アタッチメントを使用して導電性フレーム20に連結させることができる(例えば、導電性接着剤、留め具、摩擦嵌合(frictional fit))。基材6は、導電性フレーム20上に射出成形させることができ、導電性コーティング4は、ビューイングパネル42の表面に適用することができる。導電性フレーム20は、少なくとも1つの次元、例えば、d軸次元に沿って、導電性コーティング4に接することができる。導電性フレーム20は、2次元、例えば、d軸次元およびw軸次元に沿って、導電性コーティング4に接することができる。導電性フレーム20は、3次元、例えば、d軸次元、w軸次元、およびh軸次元に沿って、導電性コーティング4に接することができる。
図5は、ビューイングパネル52の断面を示す図である。ビューイングパネル52は、基材6および導電性コーティング4を有することができる。ビューイングパネル52はh軸次元に沿って測定される、高さHを有することができる。ビューイングパネル52は、w軸次元に沿って測定される幅Wを有することができる。ビューイングパネル52は、d軸次元に沿って測定される奥行きDを有することができる。導電性コーティング4は、基材の表面6に隣接することができる。ビューイングパネル52は、縁に沿って曲げることができ、そのため、ビューイングパネル2は少なくとも1つの軸に沿って非対称であり、例えば、中心線24について非対称である。基材6および導電性コーティング4上の曲縁26は、導電性フレーム20と導電性コーティング4の間の電気的連絡に対してより大きな面積を提供することができる。導電性コーティング4は、基材6の幅Wの一部にわたって分散させることができる。導電性コーティング4は、基材6の幅W全体にわたって分散させることができる。導電性コーティング4は、基材6の高さHの一部にわたって分散させることができる。導電性コーティング4は、基材6の高さH全体にわたって分散させることができる。
図7は本明細書で記載されるビューイングパネル82を有する電子レンジドア80を示す図である。本明細書で開示されるビューイングパネル2、22、32、42、52のいずれも、図7の電子レンジドア80と共に使用することができることが理解されるべきである。
基材は任意の形成プロセス、例えば、ポリマ形成プロセスにより形成させることができる。基材は透明材料、例えば、ガラスまたはポリマ基材を含むことができる。例えば、基材は、押出加工、カレンダー加工(calendaring)、成形(例えば、射出成形)、熱成形、真空成形、または他の望ましい形成プロセスにより形成させることができる。基材は平面シートとして製造することができる。基材は、湾曲して形成させることができる。基材は、平面ではないように形成させることができる。基材は、基材の高さ寸法および幅寸法により規定される平面と同一平面内にないように形成させることができる。基材は、湾曲形状で形成させることができ、そのため、奥行き寸法は基材の最大厚さを超える(例えば、基材の厚さは製造の不完全性、例えば、ツール公差、温度などのプロセス条件の変動、冷却下での収縮の変動、などのために変動し得ることが認められる)。基材は、基材の一部が、パネルの平均厚さの2倍以上の奥行き寸法を有するように、湾曲させることができる。基材は、基材の重心で測定される基材の奥行きが、基材の外周に沿ったある点で測定される基材の奥行きより大きくなるように、湾曲させることができる。基材は、基材の奥行き寸法が、基材の重心で最も大きくなるように湾曲させることができる。
導電性コーティングを有するフィルムは、基材の表面上に層化させることができ、ビューイングパネルが形成される。導電性コーティングは、基材の表面に直接適用することができ、ビューイングパネルが形成される。一実施形態では、導電性コーティングを含むフィルムは、金型に入れることができ、ポリマ基材はフィルムの表面に対して射出成形することができ、ビューイングパネルが形成される。一実施形態では、導電性コーティングを含むフィルムは、基材(例えば、ポリマ基材)上に層化させることができ、フィルムおよび基材は熱成形させて、ビューイングパネルにすることができる。フィルムは、これに付着された導電性コーティングの追加の層を有することができる。例えば、フィルムは、1以上の導電性コーティング層を有することができ、例えば、フィルムは、2以上の導電層、例えば、3以上の導電性コーティング層、例えば、5以上の導電性コーティング層、例えば、10以上の導電性コーティング層、例えば、15以上の導電性コーティング層を有することができる。
基材の外周形状は任意の形状、例えば、円形、楕円、または直線または曲線縁を有する多角形の形状とすることができる。
フィルムは、熱成形、真空成形、または同様のプロセスを用いて形成された基材に接着させることができる。フィルムは接着促進剤を含むことができる。フィルムは、基材に接着剤を用いて接着させることができる。導電性コーティングは、任意の好適な湿式コーティング技術を用いて、基材またはフィルムに適用することができる。例えば、導電性コーティングは、スクリーン印刷、スプレッディング、スプレーコーティング、スピンコーティング、浸漬、などを用いて適用することができる。一実施形態では、基材は射出成形して、基材の厚さを超える奥行き寸法を有する形状にすることができ、導電性コーティングは、基材の表面に適用することができる。一実施形態では、導電性コーティングは、平面フィルムに適用することができ、平面フィルムおよび基材は、フィルムおよび基材を、全厚(例えば、フィルム、コーティング、および基材の合わせた厚さ)を超える奥行き寸法を有するビューイングパネルに形成することができる熱成形ツール内に配置することができる。
導電性コーティングは、導電性ナノ粒子、導電性金属ナノワイヤ、炭素同素体、例えば炭素ナノチューブ、グラフェン、など、および前記の少なくとも1つを含む組み合わせを含む導電性ナノ粒子から形成させることができる。金属ナノ粒子は銅および銀ナノ粒子を含むことができる。規則正しいネットワークを有する金属メッシュフィルムを使用することができる。透過率は約70から約80%とすることができ、オーム/スクウェアで測定される抵抗は0.5未満とすることができる。導電性コーティングは、導電性トレースおよび透明なセル、すなわち、ほとんどナノ粒子を有さない空隙のパターニングネットワークに形成される導電性金属ナノ粒子から形成させることができる。ネットワークは、ランダムまたは規則正しい形状とすることができ、透過率は約70%とすることができ、抵抗は0.05オーム/スクウェア未満とすることができる。透明なセルは、1ミリメートル(mm)未満、例えば、0.5mm未満、例えば、0.25mm未満のサイズを有することができる。透明な導電性コーティングは、例えば、米国特許第7,601,406号に記載される。
導電性コーティング(例えば、導電性金属ナノ粒子層)は、いくつかの技術、例えば、導電性インクの印刷(例えば、フレキソ印刷、スクリーン印刷、インクジェット、グラビア印刷)、例えば、銀粒子に還元させることができるハロゲン化銀エマルジョンのコーティングおよびパターニング、導電性ナノワイヤ分散物のコーティング、および銀ナノ粒子分散物またはエマルジョンの自己組織化により、基材に適用することができる。
導電性コーティングはEMIシールド材料を含むことができる。導電性コーティングは、純粋な金属、例えば銀(Ag)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、または同様のシールド金属、その金属酸化物、前記の少なくとも1つを含む組み合わせ、および前記の少なくとも1つを含む金属合金、あるいは米国特許第5,476,535号において記載される冶金化学プロセス(MCP)により生成される金属または金属合金を含むことができる。導電性コーティングの金属粒子はナノメートルサイズとすることができ、例えば、例として、粒子の90%は、100ナノメートル(nm)未満の球相当径を有することができる。導電性コーティングの金属は、これが適用される基材表面上の開口を規定する相互に連結された金属トレースのネットワークを形成することができる。導電性コーティングの表面抵抗は1.0オーム/スクエア(オーム/sq)以下とすることができる。導電性コーティングは、ASTM D4935によって決定すると、30メガヘルツ(MHz)から1.5ギガヘルツ(GHz)に対し、25デシベル(dB)を超える、例えば、30dBから80dB、または、40dBから80dBのEMIシールド効果を有することができる。導電性コーティングはネットワーク状に配列された炭素系粒子、例えば、金属メッシュを有する炭素系粒子を含むことができる。炭素系粒子を含む導電性コーティングは、規則正しいネットワーク状に配列することができる。炭素系粒子を含む導電性コーティングは不規則ネットワーク状に配列させることができる。炭素系粒子は、グラフェン、炭素ナノチューブ、または、前記の少なくとも1つを含む組み合わせを含むことができる。
基材は、ガラス基材とすることができる。基材は、透明なポリマ基材とすることができ、この場合、透明なポリマ基材は熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、または、前記の少なくとも1つを含む組み合わせを含むことができる。透明なポリマ基材および基材に連結されたフィルムは、同じポリマ材料を含むことができ、または異なるポリマ材料を含むことができる。
可能な熱可塑性樹脂としては下記が挙げられるが、それらに限定されない:オリゴマ、ポリマ、イオノマ、デンドリマ、コポリマ、例えばグラフトコポリマ、ブロックコポリマ(例えば、スターブロックコポリマ、ランダムコポリマ、など)または、前記の少なくとも1つを含む組み合わせ。そのような熱可塑性樹脂の例としては下記が挙げられるが、それらに限定されない:ポリカーボネート(例えば、ポリカーボネートのブレンド(例えば、ポリカーボネート−ポリブタジエンブレンド、コポリエステルポリカーボネート))、ポリスチレン(例えば、ポリカーボネートおよびスチレンのコポリマ、ポリフェニレンエーテル−ポリスチレンブレンド)、ポリイミド(例えば、ポリエーテルイミド)、アクリロニトリル−スチレン−ブタジエン(ABS)、ポリアリレート、ポリアルキルメタクリレート(例えば、ポリメチルメタクリレート(PMMA))、ポリエステル(例えば、コポリエステル、ポリチオエステル)、ポリオレフィン(例えば、ポリプロピレン(PP)およびポリエチレン、高密度ポリエチレン(HDPE)、低密度ポリエチレン(LDPE)、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE))、ポリアミド(例えば、ポリアミドイミド)、ポリアリレート、ポリスルホン(例えば、ポリアリールスルホン、ポリスルホンアミド)、ポリフェニレンスルフィド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエーテル(例えば、ポリエーテルケトン(PEK)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリエーテルスルホン(PES))、ポリアクリル、ポリアセタール、ポリベンゾキサゾール(例えば、ポリベンゾチアジノフェノチアジン、ポリベンゾチアゾール)、ポリオキサジアゾール、ポリピラジノキノキサリン、ポリピロメリトイミド、ポリキノキサリン、ポリベンズイミダゾール、ポリオキシインドール、ポリオキソイソインドリン(例えば、ポリジオキソイソインドリン)、ポリトリアジン、ポリピリダジン、ポリピペラジン、ポリピリジン、ポリピペリジン、ポリトリアゾール、ポリピラゾール、ポリピロリドン、ポリカルボラン、ポリオキサビシクロノナン、ポリジベンゾフラン、ポリフタルアミド、ポリアセタール、ポリ無水物、ポリビニル(例えば、ポリビニルエーテル、ポリビニルチオエーテル、ポリビニルアルコール、ポリビニルケトン、ポリハロゲン化ビニル、ポリビニルニトリル、ポリビニルエステル、ポリ塩化ビニル)、ポリスルホネート、ポリスルフィド、ポリ尿素、ポリフォスファゼン、ポリシラザン、ポリシロキサン、フルオロポリマ(例えば、ポリフッ化ビニル(PVF)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリフッ化ビニル(PVF)、フッ素化エチレン−プロピレン(FEP)、ポリエチレンテトラフルオロエチレン(ETFE))または、前記の少なくとも1つを含む組み合わせ。
より特定的には、熱可塑性樹脂としては、下記が挙げられるが、それらに限定されない:ポリカーボネート樹脂(例えば、レキサン(Lexan)(商標)樹脂、SABICイノベーティブプラスチックス事業(SABIC’s Innovative Plastics business)から市販)、ポリフェニレンエーテル−ポリスチレン樹脂(例えば、ノリル(Noryl)(商標)樹脂、SABICイノベーティブプラスチックス事業から市販)、ポリエーテルイミド樹脂(例えば、ウルテム(Ultem)(商標)樹脂、SABICイノベーティブプラスチックス事業から市販)、ポリブチレンテレフタレート−ポリカーボネート樹脂(例えば、キセノイ(Xenoy)(商標)樹脂、SABICイノベーティブプラスチックス事業から市販)、コポリエステルカーボネート樹脂(例えば、レキサン(商標)SLX樹脂、SABICイノベーティブプラスチックス事業から市販)、または、前記樹脂の少なくとも1つを含む組み合わせ。さらにいっそう特定的には、熱可塑性樹脂としては下記が挙げられるが、それらに限定されない:ポリカーボネート、ポリエステル、ポリアクリレート、ポリアミド、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンエーテルのホモポリマおよびコポリマ、または、前記樹脂の少なくとも1つを含む組み合わせ。ポリカーボネートは、ポリカーボネートのコポリマ(例えば、ポリカーボネート−ポリシロキサン、例えばポリカーボネート−ポリシロキサンブロックコポリマ)、直鎖状ポリカーボネート、分枝ポリカーボネート、エンドキャップされたポリカーボネート(例えば、ニトリルによりエンドキャップされたポリカーボネート)、または、前記の少なくとも1つを含む組み合わせ、例えば、分枝および直鎖状ポリカーボネートの組み合わせを含むことができる。
ビューイングパネルの透明なポリマ基材および/またはフィルムは、この型のポリマ組成物中に通常組み入れられる様々な添加物を含むことができ、ただし、添加物(複数可)はポリマの所望の特性、特に、透明性、たわみ、応力、および曲げ剛性に著しく悪影響を及ぼさないように選択されるということを条件とする。そのような添加物は、基材および/またはフィルムを形成するための成分の混合中の好適な時間に混合することができる。例示的な添加物としては、衝撃改質剤、フィラー、補強剤、抗酸化剤、熱安定剤、光安定剤、紫外(UV)光安定剤、可塑剤、潤滑剤、離型剤、帯電防止剤、着色剤(例えばカーボンブラックおよび有機染料)、表面効果添加物、放射線安定剤(例えば、赤外線吸収)、難燃剤、および抗ドリップ剤が挙げられる。添加物の組み合わせ、例えば、熱安定剤、離型剤、および紫外線安定剤の組み合わせが、使用され得る。添加物の総量(衝撃改質剤、フィラー、または補強剤以外)は、基材および/またはフィルムの組成物の総重量に基づき、0.001重量パーセント(wt%)から5wt%とすることができる。
基材は、表面エネルギーを変化させる、または、導電性コーティングの接着を増強させるために、物理または化学技術、例えば紫外線(UV)、コロナ、プラズマ、または化学プライマを使用して、前処理することができる。
導電性コーティング(例えば、透明な導電性コーティング)は、電気抵抗を減少させるために、追加の導電性金属層を用いて、メッキすることができる。メッキ技術は、銀および銅などの導電性金属を用いた無電解および電気メッキを含むことができる。メッキ技術は、米国特許第8,105,472号および米国特許公開第2011/0003141号に記載される。
透明な導電性コーティングが電子レンジの窓アセンブリに含められる場合、コーティングは、窓の外側または内側に配置することができる。透明な導電性コーティングが電子レンジの窓アセンブリに含められる場合、コーティングは多層窓内の1つの層として配置することができ、例えば、導電性ネットワークに対する保護を提供するための2つ以上の透明な基材間に挟まれている。透明な導電性コーティングの単一の層を使用することができ、または複数の層を、任意でそれらの間に空間を配置して使用することができる。透明な導電性コーティングは窓の透明な部分全体を被覆することができる(例えば、100%)。透明な導電性コーティングは、窓の一部(例えば、50%以上)を被覆することができる。透明な導電性コーティングは、電子レンジの金属ドアフレームまたは筐体に接地することができる。コーティングと金属フレームの間の電気的接続は、様々な技術、例えば、限定はされないが導電性インクまたはペースト、銅テープなどの導電性テープ、はんだ付け接続、または導電性接着剤により達成することができる。接続の一端は、電子レンジの金属ドアフレームまたは筐体に付着させることができ、接続の他端は、透明な導電性コーティングに付着させることができる。コーティングへの電気的付着は、外周の周りの複数の位置でまたは連続して実施することができ、導電性ネットワークの全ての部分への十分な接続が提供される。
ビューイングパネルは、430THzから790THzの周波数を有する入射EMIの50%以上(例えば、50パーセント透過率)、例えば、60%から100%、または、70%から100%を透過させることができる。ビューイングパネルの透明なポリマ、基材、フィルム、および/または材料は、430THzから790THzの周波数を有する入射EMIの50%以上、例えば、75%から100%、または、90%から100%を透過させることができる。実験室スケールサンプルに対するパーセント透過率は、ASTM D1003、手順Bを用い、CIE標準発光体Cを使用して決定することができる。ASTM D−1003(手順B、分光光度計、使用するのは発光体C、拡散照明、一方向観察)は下記としてパーセント透過率を規定する:
Figure 2017512680
式中:I=試験試料を通過する光の強度
=入射光の強度。
導電性フレームは、ビューイングパネルの周りに導電性コーティングと電気的に連絡させて配置することができる。導電性フレームと電気的に連絡した導電性コーティングを有するビューイングパネルは、2.2GHzから2.6GHzに対し、垂直偏波および水平偏波の両方について、関係する標準(例えば、国際標準、例えばCISPR11、CISPR19、CISPR13、など、または全国標準、例えばFCCパート18、EN55011、または同様の全国もしくは国際標準)により決定すると、1マイクロボルトに対し30デシベル以上(dBμV)、例えば、30dBμVから75dBμV、または、35dBμVから75dBμVのEMIシールド効果を有することができる。
下記実施例は、本明細書で開示されるビューイングパネルを形成する方法およびビューイングパネルの例示にすぎず、この範囲を制限することは意図されない。
実施例1:熱成形サンプル試験
この実施例では、シート熱成形ツールを、2%(サンプル1)、4%(サンプル2)、6%(サンプル3)、8%(サンプル4)、10%(サンプル5)、および12%(サンプル6)の様々な曲げ半径を有する6つのドーム形状サンプルを用いて構築した。使用した熱成形ツールは、ゲイス(GEISS)(商標)AG U8機とした。熱成形プロセスでは、フィルムサンプルを、上部および底部オーブンにより表面の上および下から加熱し、温度センサがフィルムの上および底表面温度をモニタし、熱成形ツールが底部センサにより活性化され、底部フィルム温度がセットポイント(例えば、加工処理温度)に到達すると、底部オーブンは後退し、ツールはフィルムに上がり込み、真空引きし、上部オーブン下でフィルムサンプルを成形させる。簡単に言うと、熱成形中、ツールが機械内に配置され、機械開口部と一列になるように調整され、サンプル(例えば、未成形シート)が、開口プレートとo−リング開口部の間に配置され、サンプルはクランプフレームにより固定され、フィルムは所望の温度まで加熱され、ツールはサンプルに入り込み、真空引きされ、サンプルは成形されてツール形状となる。サンプル中、機械は100%加熱強度で動作された。加工処理時間は各サンプルに対して変動し、フィルムサンプルが設定温度に到達した時に、機械により出力された。
熱成形サンプルでは、ポリエチレンテレフタレート(PET)が基材材料として使用され、使用された導電性コーティングは、0.005オーム毎スクウェア以下の表面抵抗、70%以上の透過率、および3.5%以下のヘイズ値を有する導電性フィルムであった。基材は0.125mmの厚さを有し、導電性コーティングは14マイクロメートル(μm)の厚さを有した。
実施例2:EMIシールド試験
この実施例では、サンプル1および6を試験し、金属基材および実施例1で記載されるのと同じ導電性フィルムを有するサンプル7ならびにポリエチレンテレフタレート基材および実施例1で記載されるのと同じ導電性フィルムを有するサンプル8、平面サンプル(すなわち、曲げなし)と比較した。各サンプルにおける基材は0.125mmの厚さとし、一方、導電性コーティングは14μmの厚さとした。サンプルの各々を、ビューイングパネルを形成する電子レンジドアに取り付けた。実施例で使用した電子レンジは、シャープ(SHARP)製の、モデル#RE−TE−W5とし、400mm×365mm×275mmの外寸および300mm×335mm×200mmの内寸、12キログラム(kg)の重量、2.45ギガヘルツ(GHz)の周波数(波長および12.2センチメートル(cm))を有した。この電子レンジに対する電力は500ワットであった。
マイクロ波放射線放出試験(すなわち、電力密度試験)を各サンプルについて、マイクロ波調理機器のためのUL923に従い実施した。この場合、試験を実施する前には、放射線放出は電子レンジドアから5cm以上の位置で1ミリワット毎平方センチメートル(mW/cm)未満でなければならず、試験中、放出されるマイクロ波放射線は電子レンジドアから5cm以上の位置で5mW/cm未満でなければならない。内箱負荷は約8.5cmの内径を有する600mLビーカー内の275±15ミリリットル(mL)の室温(例えば、20±5℃)の水道水である。マイクロ波放射線放出をドアを完全に閉めて測定し(密閉試験)および、これを内箱中へのマイクロ波エネルギーの発生が可能となる位置まで開けて測定する(開放試験)。
試験では、開放試験に対する負荷力は開くのに必要な力の1.5倍とし、密閉試験では、閉じるのに必要な力の2.0倍とした。放射線放出を測定するために、プローブをビューイングパネルの中心部分内の電子レンジドアの中心位置の前にセットした。放射線放出を50mmで20秒間測定し、その後、ドアを10mm開き、試験を再び実施した。
図6はこれらの試験からの結果を示す。サンプル1、6、7、および8を試験し、密閉試験70および開放試験72に対して測定した。図6で見てわかるように、放射線放出(電力密度)をmW/cmで測定したが、値はサンプル1および6では減少せず、本明細書で開示される透明物品は、金属ドアに比べおよび平面基材に比べ十分なEMIシールドを提供することができることが意味される。値は全てのサンプル間で一致しており、本明細書で開示される透明物品は、電子レンジドア適用において価値を見出すことができることが示され、この場合、透明物品は可視光透過率の増加、マイクロ波放射のための関係する全国および産業標準を満たす十分なマイクロ波シールド能力を提供することができ、パネルの重量およびコストを低減させることができ、改善された美的感覚および曲線設計を可能にするより大きな設計の自由を提供することができる。
本明細書で他に特に規定がなければ、標準、規則、試験方法など、例えばASTM D1003、ASTM D4935、ASTM1746、FCCパート18、CISPR11、およびCISPR19へのいずれかの言及は、本願の出願時に効力のある標準、規則、ガイダンスまたは方法を示す。
電磁干渉シールドを含む透明物品は少なくとも下記実施形態を含む:
実施形態1:電子レンジのためのビューイングパネルを形成する方法であって、導電性コーティングを含むフィルムを金型に入れ、導電性コーティングを有するフィルムの表面に対して基材を成形させ、ビューイングパネルを形成する工程、あるいは基材を射出成形し、成形後に導電性コーティングを基材の表面に適用し、ビューイングパネルを形成する工程を含み、ここで、基材は、透明なポリマまたはガラスから選択され、導電性コーティングは、ASTM D4935により決定すると、30MHzから3.0GHzに対して25dBを超えるEMIシールド効果を有し、ならびにビューイングパネルは、430THzから790THzの周波数を有する入射光の50%以上の透過率を有する、方法。
実施形態2:電子レンジのためのビューイングパネルを形成する方法であって、導電性コーティングを含むフィルムを基材に連結させ、パネルプリフォームを形成させる工程、ならびにパネルプリフォームを熱成形または真空成形して、ビューイングパネルを形成させる工程を含み、ここで、基材は、透明なポリマまたはガラスから選択され、コーティングは1.0オーム/sq以下の表面抵抗を有し、ならびにビューイングパネルは、430THzから790THzの周波数を有する入射光の50%以上の透過率を有する、方法。
実施形態3:コーティングは1.0オーム/sq以下の表面抵抗を有する、実施形態1の方法。
実施形態4:コーティングは、ASTM D4935により決定すると、30MHzから3.0GHzに対して25dBを超えるEMIシールド効果を有する、実施形態2の方法。
実施形態5:導電性材料のフレームをビューイングパネルに接合させる工程を含む、実施形態1−4のいずれかの方法。
実施形態6:導電性材料のフレームを金型に導入し、基材をフレームに対して成形する工程を含む、実施形態1または実施形態3の方法。
実施形態7:導電性材料のフレームを熱成形ツールまたは真空成形ツールに導入し、パネルプリフォームをフレームに対して熱成形または真空成形する工程を含む、実施形態2、4、または5のいずれかの方法。
実施形態8:保護材料を導電性コーティングに適用する工程を含み、保護材料は、液状塗料、保護フィルム、またはガラスから選択される、実施形態1−7のいずれかの方法。
実施形態9:パネルをトリミングする工程含む、実施形態1−8のいずれかの方法。
実施形態10:ビューイングパネルは高さ寸法および幅寸法により規定される平面と同一平面内にないような形状とされる、実施形態1−9のいずれかの方法。
実施形態11:ビューイングパネルは、奥行き寸法がパネルの最大厚さを超えるような湾曲形状を有する、実施形態1−9のいずれかの方法。
実施形態12:ビューイングパネルの一部は、パネルの平均厚さの2倍以上の奥行き寸法を有する、実施形態1−10のいずれかの方法。
実施形態13:パネルの中心で測定されるパネルの中心奥行きは、パネルの外周で測定される縁奥行きより大きい、実施形態1−11のいずれかの方法。
実施形態14:ビューイングパネルの奥行き寸法は、ビューイングパネルの重心で最も大きい、実施形態1−12のいずれかの方法。
実施形態15:電子レンジのためのビューイングパネルであって、透明なポリマまたはガラスを含む基材と、基材の表面に隣接する導電性コーティングとを備え、ここで、コーティングは、導電性ナノ粒子、導電性金属ナノワイヤ、炭素同素体、または、前記の少なくとも1つを含む組み合わせから選択される導電性ナノ粒子を含み、導電性ナノ粒子はネットワーク状に配列され、ビューイングパネルは、430THzから790THzの周波数を有する入射光の50%以上の透過率を有し、ならびに、ビューイングパネルは、ASTM D4935により決定すると、30MHzから3.0GHzに対して25dBを超えるEMIシールド効果を有する、ビューイングパネル。
実施形態16:コーティングは、1.0オーム/sq以下の表面抵抗を有する、実施形態15のビューイングパネル。
実施形態17:導電性コーティングは直接、基材に連結される、実施形態15または実施形態16のビューイングパネル。
実施形態18:導電性コーティングは、フィルムに接着され、フィルムは基材に連結される、実施形態15または実施形態16のビューイングパネル。
実施形態19:導電性コーティングに隣接する保護材料を含み、保護材料は、液状塗料、保護フィルム、またはガラスから選択される、実施形態15−18のいずれかのビューイングパネル。
実施形態20:ビューイングパネルは高さ寸法および幅寸法により規定される平面と同一平面内にないような形状とされる、実施形態15−19のいずれかの方法。
実施形態21:ビューイングパネルは、奥行き寸法がパネルの最大厚さを超えるような湾曲形状を有する、実施形態15−20のいずれかのビューイングパネル。
実施形態22:ビューイングパネルの一部は、パネルの平均厚さの2倍以上の奥行き寸法を有する、実施形態15−21のいずれかのビューイングパネル。
実施形態23:パネルの中心で測定されるパネルの中心奥行きは、パネルの外周で測定される縁奥行きより大きい、実施形態15−22のいずれかのビューイングパネル。
実施形態24:ビューイングパネルの奥行き寸法は、ビューイングパネルの重心で最も大きい、実施形態15−23のいずれかのビューイングパネル。
実施形態25:実施形態1−24のいずれかのビューイングパネルを含む電子レンジドア。
一般に、発明は、代替的に、本明細書で開示される任意の適切な構成要素を含む、これらから構成される、またはこれらから本質的に構成され得る。発明は加えて、またはその代わりに、先行技術組成物で使用される、または、そうでなければ、本発明の機能および/または目的の達成に必要でない任意の構成要素、材料、材料成分、アジュバントまたは種を欠く、または実質的に含まないように策定することができる。
本明細書で開示される全ての範囲は終点を含み、終点は独立して互いに組み合わせ可能である(例えば、「25wt%まで、または、より特定的には、5wt%から20wt%」の範囲は、終点および「5wt%から25wt%」の範囲の全ての中間値を含む、など)。「組み合わせ」は、ブレンド、混合物、合金、反応生成物、などを含む。さらに、「第1の」「第2の」などの用語は、本明細書ではいずれの順、量、または重要性も示さないが、むしろ、1つの要素を別の要素と比較して示すために使用される。「1つの(a、an)」および「その(the)」という用語は本明細書では、量の制限を示さず、本明細書で別記されない限り、または文脈により明確に反対されない限り、単数形および複数形の両方を含むと解釈されるべきである。添え字「(複数可)」は、本明細書では、これが修飾する用語の単数形および複数形の両方を含むことが意図され、よって、1つ以上のその用語を含む(例えば、フィルム(複数可)は1つ以上のフィルムを含む)。明細書を通して、「1つの実施形態」、「別の実施形態」、「一実施形態」、などへの言及は、実施形態に関連して記載される特定の要素(例えば、特徴、構造、および/または特性)が、本明細書で記載される少なくとも1つの実施形態に包含され、他の実施形態では存在してもよく、または存在しなくてもよいことを意味する。加えて、記載される要素は、様々な実施形態において任意の好適な様式で組み合わせることができることが理解されるべきである。
特定の実施形態について記載してきたが、現在のところ予期されないまたは予期され得ない代替案、改変、変更、改善および実質的な等価物は、出願人または他の当業者であれば思いつくことができる。したがって、出願された、および補正される可能性のある添付の特許請求の範囲は、そのような代替案、改変、変更、改善および実質的な等価物を全て包含することが意図される。

Claims (20)

  1. 電子レンジのためのビューイングパネルを形成する方法であって、
    導電性コーティングを含むフィルムを金型に入れ、前記導電性コーティングを有する前記フィルムの表面に対して基材を成形させ、前記ビューイングパネルを形成する工程、あるいは
    基材を射出成形し、成形後に導電性コーティングを前記基材の表面に適用し、前記ビューイングパネルを形成する工程、
    を含み、
    前記基材は、透明なポリマまたはガラスから選択され、
    前記導電性コーティングは、ASTM D4935により決定すると、30MHzから3.0GHzに対して25dBを超えるEMIシールド効果を有し、ならびに
    前記ビューイングパネルは、430THzから790THzの周波数を有する入射光の50%以上の透過率を有する、方法。
  2. 電子レンジのためのビューイングパネルを形成する方法であって、
    導電性コーティングを含むフィルムを基材に連結させ、パネルプリフォームを形成させる工程、ならびに
    前記パネルプリフォームを熱成形または真空成形して、前記ビューイングパネルを形成させる工程、
    を含み、
    前記基材は、透明なポリマまたはガラスから選択され、
    前記コーティングは1.0オーム/sq以下の表面抵抗を有し、ならびに
    前記ビューイングパネルは、430THzから790THzの周波数を有する入射光の50%以上の透過率を有する、方法。
  3. 前記コーティングは1.0オーム/sq以下の表面抵抗を有する、請求項1に記載の方法。
  4. 前記コーティングは、ASTM D4935により決定すると、30MHzから3.0GHzに対して25dBを超えるEMIシールド効果を有する、請求項2に記載の方法。
  5. 導電性材料のフレームを前記ビューイングパネルに接合させる工程を含む、請求項1ないし4のいずれか一項に記載の方法。
  6. 導電性材料のフレームを前記金型に導入し、前記基材を前記フレームに対して成形する工程を含む、請求項1または請求項3に記載の方法。
  7. 導電性材料のフレームを熱成形ツールまたは真空成形ツールに導入し、前記パネルプリフォームを前記フレームに対して熱成形または真空成形する工程を含む、請求項2、4、または5のいずれか一項に記載の方法。
  8. 保護材料を前記導電性コーティングに適用する工程を含み、前記保護材料は、液状塗料、保護フィルム、またはガラスから選択される、請求項1ないし7のいずれか一項に記載の方法。
  9. 前記パネルをトリミングする工程含む、請求項1ないし8のいずれか一項に記載の方法。
  10. 前記ビューイングパネルは高さ寸法および幅寸法により規定される平面と同一平面内にないような形状とされる、請求項1ないし9のいずれか一項に記載の方法。
  11. 前記ビューイングパネルは、奥行き寸法がパネルの最大厚さを超えるような湾曲形状を有し、前記ビューイングパネルの一部は、前記パネルの平均厚さの2倍以上の奥行き寸法を有し、前記パネルの中心で測定される、前記パネルの中心奥行きは、前記パネルの外周で測定される縁奥行きより大きく、前記ビューイングパネルの奥行き寸法は、前記ビューイングパネルの重心で最も大きい、請求項1ないし9のいずれか一項に記載の方法。
  12. 電子レンジのためのビューイングパネルであって、
    透明なポリマまたはガラスを含む基材と、
    前記基材の表面に隣接する導電性コーティングと
    を含み、
    前記コーティングは、導電性ナノ粒子、導電性金属ナノワイヤ、炭素同素体、または、前記の少なくとも1つを含む組み合わせから選択される導電性ナノ粒子を含み、前記導電性ナノ粒子はネットワーク状に配列され、
    前記ビューイングパネルは、430THzから790THzの周波数を有する入射光の50%以上の透過率を有し、ならびに
    前記ビューイングパネルは、ASTM D4935により決定すると、30MHzから3.0GHzに対して25dBを超えるEMIシールド効果を有する、ビューイングパネル。
  13. 前記コーティングは、1.0オーム/sq以下の表面抵抗を有する、請求項12に記載のビューイングパネル。
  14. 前記導電性コーティングは直接、前記基材に連結される、請求項12または請求項13に記載のビューイングパネル。
  15. 前記導電性コーティングは、フィルムに接着され、前記フィルムは基材に連結される、請求項12または請求項13に記載のビューイングパネル。
  16. 前記ビューイングパネルは高さ寸法および幅寸法により規定される平面と同一平面内にないような形状とされる、請求項12ないし15のいずれか一項に記載の方法。
  17. 前記ビューイングパネルは、奥行き寸法が前記パネルの最大厚さを超えるような湾曲形状を有する、請求項12ないし15のいずれか一項に記載のビューイングパネル。
  18. 前記ビューイングパネルの一部は、前記パネルの平均厚さの2倍以上の奥行き寸法を有する、請求項12ないし16のいずれか一項に記載のビューイングパネル。
  19. 前記パネルの中心で測定される、前記パネルの中心奥行きは、前記パネルの外周で測定される縁奥行きより大きく、前記ビューイングパネルの奥行き寸法は、前記ビューイングパネルの重心で最も大きい、請求項12ないし17のいずれか一項に記載のビューイングパネル。
  20. 請求項1ないし19のいずれか一項に記載のビューイングパネルを含む電子レンジドア。
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