接合的热塑性弹性体阻挡层

                  发明领域

本发明一般地涉及弹性材料，而具体地涉及热塑性弹性体阻挡层， 该阻挡层接合在基底上，以防止污染物渗透进该基底，或者是防止有可 能渗透进基底的污染物渗透过该基底。

                  发明背景

硅橡胶按键垫已用于从电话到计算器的各种电子产品领域中。这些 产品的制造商通常希望这些产品的使用寿命尽可能地长。这对于那些生 产高可靠性产品的知名制造商来说更是如此。

不幸的是，在电子产品中使用硅橡胶按键垫会导致该电子产品过早 地失效。例如，蜂窝电话通常安装有印刷电路板和匹配的硅橡胶按键 垫。印刷电路板通常具有多个形成在其匹配表面上的导电触点，而硅橡 胶按键垫通常具有多个与其匹配表面有关的相应导电触点。在操作时， 蜂窝电话的使用者用他的手指在硅橡胶按键垫上施加压力，以在相应的 导电触点之间产生电连接。

随着时间的延长，硅橡胶按键垫通常会沾染上污染物如奶油、洗 液、和油脂。这些污染物可能直接来自于使用者的手指或者是来自于其 他来源。无论这些污染物来自于何处，它们都有可能渗透进硅橡胶按键 垫，并导致导电触点的腐蚀以及连接问题。

综上所述，提供一种防止污染物渗透进该硅橡胶按键垫，或者是防 止有可能渗透进硅橡胶按键垫的污染物渗透过该硅橡胶按键垫，由此防 止导电触点的腐蚀以及连接问题的装置，显而易见是非常有益的。从更 宽的范围看，提供一种防止污染物渗透进或渗透过任何类型的基底材 料，否则该基底材料就会发生污染物渗透的装置，将是非常有益的。

                     发明简述

本发明的主要目的是提供一种热塑性弹性体阻挡层，该阻挡层接合 在基底上以防止污染物渗透进该基底，或者是防止有可能渗透进基底的 污染物渗透过该基底。在一具体实施方案中，本发明是以层状复合体来 实现的，该层状复合体包括：基底，该基底具有上表面和下表面，该基 底由污染物可渗进其内的材料制成；以及第一阻挡层，该阻挡层接合在 至少一部分基底之下表面上，该第一阻挡层由热塑性弹性体材料制成， 该材料可防止污染物渗透进其中。弹性导电层可接合在至少一部分该第 一阻挡层的表面上。同样，第二阻挡层可接合在至少一部分基底的上表 面上，该第二阻挡层由热塑性弹性体材料制成，该材料可防止污染物渗 透进其中。各层的接合是通过热接合法来进行的。

综上所述，可非常明显地看出本发明是如何克服上述缺陷的。通过 以下参考附图对本发明的详细描述，本发明的上述主要目的、以及其他 目的、特征和优点将变得更为明显。

                  附图简述

为便于更好地理解本发明，现对附图进行说明。这些图不应理解为 是对本发明的限制，而仅是用于说明的目的。

图1是根据本发明之具有一个热塑性弹性体阻挡层的层状复合体 的横截面图。

图2是根据本发明之具有一个热塑性弹性体阻挡层和一个弹性导 电层的层状复合体的横截面图。

图3是根据本发明之具有一个热塑性弹性体阻挡层和一个弹性导 电层的电话或计算器按键垫的横截面图。

图4是根据本发明之具有两个热塑性弹性体阻挡层和一个弹性导 电层的电话或计算器按键垫的横截面图。

                  发明详述

如图1所示，其为层状复合体10的横截面图，该复合体10包括基 底12和热塑性弹性体阻挡层14。对于最有用的热塑性弹性体阻挡层14 来说，基底12应由如奶油、洗液和油脂等污染物可渗透进其中的材料 制成。例如，基底可由弹性材料如硅橡胶、柔性材料如热塑性聚酰胺(已 知商品名为nylonTM)、或者刚性材料如热塑性聚酰胺—酰亚胺(已知 商品名为ultemTM)制成。热塑性弹性体阻挡层14可由如热塑性聚氨基 甲酸酯弹性体或热塑性聚烯烃弹性体的热塑性弹性体制成。

层状复合体10可通过热接合法制成，该方法通常首先使基底12呈 完全固化状态。然后通过喷涂和任何其他已知方法将热塑性弹性体阻挡 层14沉积在基底12上。接着使该层状结构经受热循环处理，由此使热 塑性弹性体阻挡层14完全固化并接合在基底12上。在该热接合过程 中，热塑性弹性体阻挡层14的聚合物链被接枝在基底12的聚合物链 上，由此在热塑性弹性体阻挡层14和基底12之间形成强的连接。该热 接合法消除了对弹性基底12的表面进行浸蚀或预处理的需要。

一般来说对基底12的厚度没有限制。但是热塑性弹性体阻挡层14 的厚度通常需要在12.7—127μm(0.5—5.0mils)的范围内，以防止有 可能渗入基底12的污染物渗透过该基底12。

应注意的是，基底12和热塑性弹性体阻挡层14必须由具有相同或 基本相同的膨胀系数的材料制成。因为这样可通过在热接合过程中保持 较高的温度在基底12和热塑性弹性体阻挡层14之间形成强连接。

热塑性弹性体通常具有非常好的抗油和化学品的性质，而且它们的 热塑性性质使得它们可被再加热和再流模以重新成形。在冷却后，它们 还具有弹性。显而易见，在其上接合有热塑性弹性体的基底也具有弹性 时，热塑性弹性体的弹性将是非常有益的。如果其上接合有热塑性弹性 体的基底仅是柔性的，那么热塑性弹性体的弹性也将是非常有益的，这 是因为热塑性弹性体可与柔性基底的任何形状相符合。如果其上接合有 热塑性弹性体的基底是刚性的，可以看出热塑性弹性体的仅有益处是耐 污染性，但是如下所述弹性仍是有益的。

参考图2，其为层状复合体20的横截面图，所述复合体20包括一 个弹性基底22、一个热塑性弹性体阻挡层24、和一个弹性导电层26。 在该具体实施方案中，弹性基底22是由硅橡胶制成的，而热塑性弹性 体阻挡层24是由热塑性聚烯烃制成的。如前所述，硅橡胶是一种可允 许污染物如奶油、洗液和油脂渗透进其中的材料。

弹性导电层26包括弹性材料28和大量导电片29的混合物。弹性 材料28是由弹性材料如硅橡胶制成的。另外，弹性材料28也可由热 塑性弹性体如热塑性聚烯烃弹性体制成。

导电片29是由导电性或半导电性材料如银、镍、或碳制成。另外， 导电片29也可由其中涂覆或分散有其他导电性或半导电性材料如银、 镍或碳的导电性、半导电性、或绝缘性材料制成。导电片29的大小和 量可根据所需要的导电性来变化。弹性导电层26与1996年10月28日 申请的、1999年9月7日批准的第5,949,029号美国专利中所公开和描 述的弹性导电层类似。

层状复合体20可通过热接合法制成，该方法通常首先使基底22呈 完全固化状态。然后通过喷涂和任何其他已知方法将热塑性弹性体阻挡 层24沉积在弹性基底22上。同样通过喷涂和任何其他已知方法将弹性 导电层26沉积在热塑性弹性体阻挡层24上。接着使整个层状结构经受 热循环处理，由此使热塑性弹性体阻挡层24完全固化并接合在弹性基 底22上，并使弹性导电层26完全固化并接合在热塑性弹性体阻挡层24 上。在该热接合过程中，热塑性弹性体阻挡层24的聚合物链被接枝在 弹性基底22的聚合物链上，由此在热塑性弹性体阻挡层24和弹性基底 22之间形成强的连接。同样，弹性导电层26的聚合物链被接枝在热塑 性弹性体阻挡层24的聚合物链上，由此在弹性导电层26和热塑性弹性 体阻挡层24之间形成强连接。该热接合法消除了对弹性基底22的表面 进行浸蚀或预处理的需要。

与图1中描述的层状复合体10类似，弹性基底22和热塑性弹性体 阻挡层24必须由具有相同或基本相同的膨胀系数的材料制成，因为这 样可通过在热接合过程中保持较高的温度在弹性基底22和热塑性弹性 体阻挡层24之间形成强连接。出于相似的原因，热塑性弹性体阻挡层 24和弹性导电层26由具有相同或基本相同的膨胀系数的材料制成也是 非常重要的。

层状复合体20的功能是，热塑性弹性体阻挡层24防止可渗透进弹 性基底22的污染物到达弹性导电层26。如果弹性导电层26本身是由 允许污染物渗透于其中的材料(如硅橡胶)制成的，那么热塑性弹性体 阻挡层24将防止此等污染物到达并渗入弹性导电层26，由此防止弹性 导电层26以及任何相关的导电触点中的腐蚀和连接问题。即便弹性导 电层26是由本身不允许污染物渗入其中的材料(如热塑性聚烯烃弹性 体)制成的，大量的导电片29也会使弹性导电层26易于污染物的渗透， 这是因为沿导电片周围发展出的开口或凹陷会使污染物渗透进弹性导 电层26。但是，因为热塑性弹性体阻挡层24防止污染物到达弹性导电 层26，所以此等污染物渗透不会发生。

应注意的是，一般情况下并不推荐将弹性导电层26直接接合在弹 性基底22上，这是因为导电片29的数量通常太多，使得弹性导电层26 的聚合物链的数量不足以接枝在弹性基底22的聚合物链上。也就是 说，弹性导电层26和弹性基底22之间的连接因为弹性导电层26中导 电片29的存在，将不如热塑性弹性体阻挡层24和弹性基底22之间的 连接那么强。热塑性弹性体阻挡层24的作用是作为将弹性导电层26接 合在层状复合体20中的底物。

可使用上述层状复合体20的一个具体应用是其中必须通过按压按 键垫上的键来实现电连接的电话或计算器按键垫。如果此等按键垫是由 允许污染物渗入其中的材料(如硅橡胶)制成的，那么就可根据上述方 法将热塑性弹性体阻挡层接合在按键垫的下表面上，以防止任何污染物 渗透过该按键垫。

参考图3，其为电话或计算器按键垫40的横截面图，该按键垫40 包括一个弹性覆盖面42，该覆盖面42由允许污染物渗入其中的材料(如 硅橡胶)制成。弹性覆盖面42具有多个形成在其中的按键44。沿弹性 覆盖面42的所有下侧，热塑性弹性体阻挡层46接合在该弹性覆盖面42 上。在热塑性弹性体阻挡层46的下表面上，在各按键44下在热塑性弹 性体阻挡层46上接合弹性导电层48。

印刷电路板50设置在整个弹性覆盖面42之下，而且导电线路52 在各按键44下形成在印刷电路板50上。这样，在例如通过手指54将 力F施加在一个按键44上时，相应的弹性导电层48与相应的导电线路 52形成电接触，由此形成电连接。

热塑性弹性体阻挡层46防止可渗入弹性覆盖面42的污染物渗透过 弹性覆盖面42。也就是说，热塑性弹性体阻挡层46防止污染物到达弹 性导电层48和导电线路52，由此防止腐蚀和连接问题。如上所述，热 塑性弹性体阻挡层46的厚度通常是在12.7—127μm(0.5—5.0mils)之 间，以防止可渗入弹性覆盖面42的污染物渗透过该弹性覆盖面42。

在另一实施方案中，热塑性弹性体阻挡层可接合在电话或计算器按 键垫的上表面上，以防止污染物到达该按键垫。例如，图4示出一个电 话或计算器按键垫60的横截面图，该电话或计算器按键垫60包括一个 弹性覆盖面62，该覆盖面62的上表面上接合有热塑性弹性体阻挡层 64。按键垫60的其余部分与图3中的按键垫40相似，其中，弹性覆盖 面62具有多个形成在其中的按键66，热塑性弹性体阻挡层68接合在 弹性覆盖面62之下表面上，而且弹性导电层70在各按键66下接合在 热塑性弹性体阻挡层68上。印刷电路板72还是设置在整个弹性覆盖面 62之下，而且在各按键66之下在印刷电路板72上形成导电线路74。 这样，在例如通过手指76将力F施加在一个按键66上时，相应的弹性 导电层70与相应的导电线路74形成电接触，由此形成电连接。

与图3的按键垫类似，弹性覆盖面62由允许污染物渗入其中的材 料(如硅橡胶)制成。但是，热塑性弹性体阻挡层64将防止此等污染 物到达弹性覆盖面62。而且，热塑性弹性体阻挡层64也可对阿尔法数 字构型提供防护涂层，该数字构型是在热塑性弹性体阻挡层64接合在 弹性覆盖面62之前被涂敷在弹性覆盖面62上的。此等保护作用包括对 划痕、穿刺及其他损伤作用的抵抗。

如果由于其他原因热塑性阻挡层64被损坏或者允许污染物渗入覆 盖面62，热塑性弹性体阻挡层68可起到另外的阻挡作用。同样，如上 所述，热塑性弹性体阻挡层68可起到作为将弹性导电层70接合在按键 垫60上的底物的作用。

根据上述实施方案，可以明显看出，热塑性弹性体阻挡层可接合在 基底上，以防止污染物渗透进该基底，或者是防止有可能渗透进基底的 污染物渗透过该基底。由于其弹性，热塑性弹性体阻挡层可接合在同时 也具有弹性的基底上，或者是接合在具有柔性或刚性性质的基底上。对 于最有用的热塑性弹性体阻挡层来说，基底应是由允许污染物渗入其中 的材料制成的。

本发明并不仅限于上述具体实施方案的范围之内。的确，除其中所 述之外，本领域普通技术人员从以上描述及附图还可对本发明进行各种 的改进。因此，此等改进也在所附权利要求书之范围内。

                  相关申请的交叉参考

本发明是于1996年10月28日申请的、1999年9月7日批准的第 5,949,029号美国专利的部分继续专利申请。