エレクトロルミネセントプラスチック窓上に耐磨耗層を堆積する方法
プラスチック自動車窓（１００）へ真空蒸着技術を用いて耐磨耗層（６０）を適用する方法を提供する。プラスチック自動車窓（１００）はプラスチックパネル（３０）、エレクトロルミネセント層（４０）及び耐候性層（５０）を包含する。第１耐磨耗サブ層（６３）が耐候性層（５０）の上面に付着され、次に第２耐磨耗サブ層（６６）が前記第１耐磨耗サブ層（６３）上に適用される。耐磨耐磨耗サブ層（６３、６６）の付着は、エレクトロルミネセント層（４０）内の接着損失を減少させ、そしてその層（４０）の電場発光機能を維持する制御された温度条件下に行なわれる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に自動車のプラスチック窓の分野に関する。さらに詳細にはエレクトロルミネセントプラスチック窓の内側及び／又は外側表面に耐磨耗層を適用するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車業界において、プラスチック窓システムは、伝統的なガラス窓の代替物となり始めている。プラスチック材料は、無機（例えばガラス）材料とは異なる性質を示すので、これらの窓システムを製造するためには種々の新しい方法を開発しなければならない。そのような方法のひとつは、エクサテックＬＬＣ（Ｅｘａｔｅｃ，ＬＬＣ）（ミシガン州、ウィクソム（Ｗｉｘｏｍ））により提供されるＥｘａｔｅｃ（登録商標）９００及び９００ｖｔプラスチック嵌め込みシステム(ｇｌａｚｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ)を製造するために使用される多工程法である。この方法は、（１）プラスチック樹脂から窓を成形し；（２）３−Ｄプリントの手順を用いて任意に装飾又は付加機能（例えば除氷（霜）性等）層をプリントし、（３）慣用のフローコーティング、浸漬コーティング又はスプレーコーティング技術を用いて耐候性層を適用し、そして（４）プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）を用いて耐磨耗層を適用することを包含する。
【０００３】
異なる材料層間の多重界面領域を含むプラスチック窓システムの製造において、重要な要素は層間に存在する化学質と性質との両方においての相容性である。２つの材料層間の相容性を最適にするために開発された方法は、もし材料層の一つを異なる材料層と置き換えたなら機能しない可能性がある。例えば、Ｅｘａｔｅｃ（登録商標）９００ｖｔ嵌め込みシステムにおいて、耐摩耗性層は、ポリカーボネート窓とシリコーン耐候性層との両方に対し、光学的清澄性、硬さ及び接着性を示すように最適化されている。しかしながら、エレクトロルミネセント層のような他の層が耐磨耗層とポリカーボネート基板との間に置かれると接着の不足が生じる。観察される接着損失は、エレクトロルミネセント層を含む多重サブ層（ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｓｕｂ−ｌａｙｅｒｓ）を横断する不均一な加熱により生じる。さらに、ＰＥＣＶＤにより耐磨耗層を適用する間、アルゴンと酸素との混合物のような不活性ガスに曝露されるのでエレクトロルミネセント層の性能の損失が助長される可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の点からみて、接着損失又はエレクトロルミネセンスの損失を何ら起こすことなしに、エレクトロルミネセント層を含むプラスチック窓システムへ耐磨耗層を適用するために適当な方法を提供する必要性が当業界において存在することが明らかである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の１つの面において、エレクトロルミネセント層を含むプラスチック自動車窓へ耐磨耗層を適用するための方法が提供される。他の面において、エレクトロルミネセント自動車窓の耐磨耗性は、耐磨耗層の最適化された適用によって強化される。さらに他の面において、エレクトロルミネセント層の電場発光の性質を維持しながら、エレクトロルミネセント層を含む種々の層間で何らかの接着損失が起こるのを最小にしながら耐磨耗層が堆積（ｄｅｐｏｓｉｔ）される。
【０００６】
本発明の原理を具体化するプラスチック自動車窓は、他の層と共に、特にプラスチックパネル、エレクトロルミネセント層、耐候性層及び耐磨耗層を有する多重層嵌め込みシステムである。エレクトロルミネセント層は、フィルム挿入成形（ＦＩＭ）法の使用によりプラスチックパネルの部分として封入されることができる。さらに、耐候性層はエレクトロルミネセント層内の何らかの接着損失の機会を減少させ、そしてプラスチック自動車窓のひずみ（ｗａｒｐａｇｅ）を防止する諸条件（例えば、温度、等）下に適用され、且つ硬化される。耐磨耗層は接着損失を減少させ、そして高い水準の耐磨耗性を提供する層を堆積させるために多数サブ層を含むことができる。本発明の種々の態様は、プラスチック自動車窓がエレクトロルミネセント層を含む場合に実施することができる耐磨耗層の適用のための有利な方法を提供するものである。
【０００７】
本発明の他の目的及び利点は、以下の詳細な記載及び特許請求の範囲を考慮した際に、そして添付図面を参照した際に明らかになるだろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の原理に従う、プラスチック自動車窓を導入している自動車の部分側面図を表す。
【図２】本発明の１態様に従う、プラスチック自動車窓を構成する種々の層を例示する略図である。
【図３】フィルム挿入成形（ＦＩＭ）法を使用する、本発明の他の態様に従うプラスチック自動車窓を構成する種々の層を例示する略図である。
【図４】図の上方部分及び下方部分においてそれぞれ、本発明の好ましい態様に従う部品搬送体、膨張熱プラズマＰＥＣＶＤ反応器システムの水平（側面）図及び垂直（上面）図の両方を提供する。
【図５】本発明の１つの態様に従う、エレクトロルミネセント層を含むプラスチック自動車窓上に耐磨耗層を堆積させるための方法を例示するフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
発明の詳細な記載
本発明の種々の態様は、プラスチック自動車窓への耐磨耗層の適用のための方法（ｍｅｔｈｏｄ）又は処理（ｐｒｏｃｅｓｓ）を提供する。自動車窓は、プラスチックパネル、エレクトロルミネセント層、耐候性層及び耐磨耗層を有する多層嵌め込みシステムである。以下にさらに詳細に記載するように、エレクトロルミネセント層はプラスチックパネル表面上に堆積されてもよく、又はフィルム挿入成形（ＦＩＭ）の使用によりプラスチックパネルの部分として封入されてもよい。
【００１０】
図１は本発明の１態様に従う、プラスチック自動車窓１００を有する自動車の部分側面図を示す。そのプラスチック自動車窓１００は自動車の種々の位置に置くことができ、図示しているように自動車の構造部材ＡとＢとの間に配置することができる。その自動車窓１００は、２つの表面、即ち第１表面１０及び第２表面２０を含む。本明細書において使用されるものとして第１表面１０は自動車の外側に面し、一方、第２表面２０は自動車の内側に面する。
【００１１】
本発明の１つの態様において、自動車窓１００はその上にエレクトロルミネセント層４０を堆積させているプラスチックパネル３０を含み、図２に示されるように該エレクトロルミネセント層４０は該窓の第２表面２０に向かって配向するように配置されている。本発明の他の態様において、図３に示されるようにエレクトロルミネセント層４０は該窓の第１表面１０に向かって配向するようにプラスチックパネル３０上に堆積されている。
【００１２】
エレクトロルミネセント層４０は、例えば電場を適用したときに光を発する電場発光を受ける多層システムである。エレクトロルミネセント層４０は、窓の一部又は全体のボーダー（ｂｏｒｄｅｒ）又はフレーム（ｆｒａｍｅ）であっても、またはアートワーク及び／又は文字のようなデザインであってもよく、窓の透明な可視領域中に又はそこを通ってフレーム又はボーダー又はトランジション（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ）の部分として置かれる中実バンド又はラインであることもできる。スクリーン印刷、インクジェット印刷、膜画像転写及びマスキング及びスプレイを包含するがそれらに限定されない、当業者に知られている任意の技術を用いて、そのエレクトロルミネセントを堆積させるか又は印刷することができる。
【００１３】
エレクトロルミネセント層４０は、蛍光体サブ層（ｓｕｂ−ｌａｙｅｒ）、誘電体サブ層、導電性ペーストサブ層、装飾インクサブ層又は他のサブ層のような幾つかのサブ層を含んでよい。蛍光体サブ層はそれを横切って電場を適用したときに光を発するのに応答性であるサブ層であり、誘電体サブ層は必要な電気容量を提供し、導電性ペーストサブ層は上記サブ層の全てを横切っての最適な熱転送を提供する。エレクトロルミネセント層は、「Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｓｓｉｖｅ Ｐｌａｓｔｉｃ Ｇｒａｚｉｎｇ（光放出性プラスチック嵌め込み）」と題する、２００５年１２月２３日に出願された米国特許出願１１／３１７，５８７号（この全体を参照することにより本明細書に組み入れる）にいっそう詳細に記載されている。
【００１４】
本発明の他の態様において、フィルム挿入成形（ＦＩＭ）として成形の技術分野においての当業者に周知である方法により、エレクトロルミネセント層４０をプラスチックパネル３０とプラスチックフィルム７０との間に封入することができる。フィルム挿入成形法は、押し出し又は他の手段によりフィルムを形成し、フィルム７０上にエレクトロルミネセント層４０をスクリーン印刷し、任意に１つの鋳型表面の幾何学形状にフィルムを熱成形し、フィルムをトリミングし、型の空洞中にフィルムを挿入し、そしてプラスチックフィルム７０と溶融結合する溶融プラスチック樹脂を射出し、そして冷却によりプラスチックパネル３０にプラスチック樹脂を固化させることを包含するが、しかしそれらに限定されない一連の準処理（ｓｕｂ−ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ）を包含することを意味する。スクリーン印刷準処理（ｓｕｂ−ｐｒｏｃｅｓｓ）は、誘電性インクを用いてエレクトロルミネセント層４０上に図形のような追加の任意のサブ層を印刷することをまた含む。熱成形準処理は型の空洞に適当に適合する幾何学形状にエレクトロルミネセント層４０を成形することを包含する。熱成形準処理の例は真空成形及び圧力助力成形を包含するが、しかしそれらに限定されない。トリミング準処理は過剰なプラスチックフィルム７０を除去し、この処理は射出成形の器具中にフィルムの正確な挿入を確実にするために必要である。トリミング準処理の例は、整合−金属トリミング（ｍａｔｃｈ−ｍｅｔａｌ ｔｒｉｍｍｉｎｇ）、溝かんながけ（ｒｏｕｔｅｒｉｎｇ）及びレーザートリミングを包含するが、しかしそれらに限定されない。射出成形準処理は、型の空洞中に置かれているエレクトロルミネセント層４０及びプラスチックフィルム７０にプラスチック樹脂層を強制的に接触させることを包含する。溶融プラスチック樹脂を型中に射出し溶融プラスチック樹脂を冷却する際に、固化するプラスチックパネルとプラスチックフィルム７０との溶融結合が起こる。本発明の１つの態様において射出成形処理は約８５℃未満の型温度で行われる。
【００１５】
スプレーコーティング、浸漬コーティング、フローコーティング、スピンコーティング、ロールコーティング及びカーテンコーティング法を包含するが、しかしそれらに限定されない当業者に知られているいずれかの湿式コーティング法を用いて耐候性層５０を適用することができる。図２及び３に示されるように、耐候性層５０をエレクトロルミネセント層４０、プラスチックパネル３０及びプラスチックフィルム７０上に堆積させる。耐候性層の適用は、窓の内側側面２０（第２表面）と窓の外側側面１０（第１表面）との両方又は窓の外側側面１０（第１表面）に行われるのが好ましい。したがって、窓の内側側面２０（第２表面）上の耐候性層は任意のものである。
【００１６】
耐候性層５０は、シリコーン、ポリウレタン、アクリル、ポリアリーレート、エポキシ、及びそれらの混合物又は共重合体を包含するが、しかしそれらに限定されない。耐候性層５０は薄いフィルムとして押し出されるか又はキャスティングされるか又は個々のコーティングとして適用することができる。耐候性層５０はプラスチックパネルの保護を高めるために、アクリルプライマー及びシリコーンハードコーティング、又はポリウレタンコーティングのような多数コーティングサブ層含むことができる。多数コーティングサブ層を含む耐候性層５０の１つの特定の例は、アクリルプライマー５３（ニューヨーク州、ウォーターフォード（ｗａｔｅｒｆｏｒｄ）のＧＥシリコーンズ社（ＧＥ Ｓｉｌｉｃｏｎｅｓ）のＳＨＰ４０１）とシリコーンハードコーティング５６（ＧＥシリコーンズ社のＡＳ４０００）との組み合わせを包含する。着色剤（薄い色合い）、レオロジー制御剤、酸化防止剤、紫外線吸収性（ＵＶＡ）分子及びＩＲ吸収性又は反射性顔料のような種々の添加剤を耐候性層５０に加えることができる。
【００１７】
プラスチックパネル３０及びプラスチックフィルム７０は、任意の熱可塑性又は熱硬化性重合体樹脂から構成されることができる。プラスチックパネル３０又はプラスチックフィルム７０は実質的に透明であるべきであるが、しかし不透明のフレーム又はボーダーのような、しかしそれらに限定されない半透明又は不透明領域を包含してもよい。重合体樹脂は、ポリカーボネート、アクリル、ボリアリーレート、ポリエステル、ポリスルホン、ポリウレタン、シリコーン、エポキシ、ポリアミド、ポリアルキレン、及びアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）並びにそれらの共重合体、ブレンドおよび混合物を包含するが、しかしそれらに限定されない。好ましい透明な熱可塑性樹脂は、ポリカーボネート、アクリル、ポリアリーレート、ポリエステル及びポリスルホン、ならびにそれらの共重合体及び混合物を包含するが、しかしそれらに限定されない。プラスチックパネルは、とりわけ、着色剤、レオロジー制御剤、離型剤、酸化防止剤、ＵＶＡ分子、及びＩＲ吸収性又は反射性顔料のような種々の添加剤をさらに含むことができる。
【００１８】
耐磨耗層６０は多数のサブ層の組み合わせを含み、そのサブ層の数は少なくとも２である。第１の耐磨耗サブ層６３は耐候性層５０の表面上に適用されるのが好ましい。第２の耐磨耗サブ層６６は、第１の耐磨耗サブ層６３の表面上に適用される。
【００１９】
耐磨耗層６０は、酸化アルミニウム、フッ化バリウム、窒化ホウ素、酸化ハフニウム、フッ化ランタン、フッ化マグネシウム、酸化マグネシウム、酸化スカンジウム、一酸化珪素、二酸化珪素、窒化珪素、オキシ窒化珪素、オキシ炭化珪素、水素添加オキシ炭化珪素、炭化珪素、酸化タンタル、酸化チタン、酸化錫、酸化インジウム錫、酸化イットリウム、酸化亜鉛、セレン化亜鉛、硫化亜鉛、酸化ジルコニウム、チタン酸ジルコニウム、あるいはそれらの混合物又はブレンドから構成されることができる。好ましくは、耐磨耗層６０は一酸化珪素、二酸化珪素、オキシ炭化珪素又は水素添加オキシ炭化珪素の組成物から構成される。したがって、耐磨耗層６０を「ガラス様（ｇｌａｓｓ−ｌｉｋｅ）」コーティングと称することができる。
【００２０】
プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）、膨張熱プラズマＰＥＣＶＤ、イオン助力プラズマデポジション、マグネトロンスパッタリング、電子ビーム蒸発およびイオンビームスパッタリッグを包含するが、しかしそれらに限定されない当業者に知られている任意の真空蒸着技術により耐磨耗層６０を適用することができ、ＰＥＣＶＤが好ましく、膨張熱プラズマＰＥＣＶＤが特に好ましい。
【００２１】
本発明の１つの態様において、第１耐磨耗サブ層６３は第２耐磨耗サブ層６６より一層「有機体−様」である。この態様において、両方のサブ層は、珪素、炭素、水素及び酸素原子の混合物を含むけれども、第１耐磨耗サブ層６３は第２耐磨耗サブ層６６が含むよりもいっそう多量の炭素及び水素原子を含む。このいっそう多量又は多数の炭素及び水素原子は、第１耐磨耗サブ層６３を第２耐磨耗層６６よりもいっそう「有機体−様」にさせてこの層とその下にある耐候性層５０との間の接着を高める。
【００２２】
本発明の１つの態様において、第２耐磨耗サブ層６６は、良好な耐磨耗性を提供する「無機体−様」層である。第２耐磨耗サブ層６６は第１耐磨耗サブ層６３に比較してより多くの酸素及び珪素原子、そしてより少ない炭素及び水素原子を含み、それにより改良された、又は高められた耐磨耗性を提供する。化学的性質ならびに各々の耐磨耗サブ層を構成する種々の原子の数又は量は材料特性化又は表面分析の当業者に周知であるＴＥＭ、ＳＩＭＳ及びＡｕｇｅｒのような技術により容易に決定することができる。
【００２３】
本発明の１つの好ましい態様において、耐磨耗層は膨張熱プラズマＰＥＣＶＤ反応器システムを用いて堆積される。この反応器システムは予備加熱され、耐摩耗性層６０を自動車窓１００の第１表面及び第２表面に適用するように計画された種々の室を含む。図４において概略的に描かれている膨張熱プラズマＰＥＣＶＤ反応器システム２００は、（２００４年６月２８日に出願された）米国特許出願第１０／８８１，９４９号及び（２００５年３月８日に出願された）米国特許出願第１１／０７５，３４３号（これらの出願の全体を参照することにより本明細書に組み入れる）において説明されている。膨張熱プラズマＰＥＣＶＤ法において、１５０トルより高い圧力、例えば大気圧近くで不活性ガス環境において対応するアノードプレートにアークするカソードへ直流（ＤＣ）電圧を適用することによってプラズマを生成する。大気圧近くの熱プラズマは、次ぎに処理圧がプラズマ発生器においての圧力未満、例えば約２０〜約１００ミリトルであるプラズ処理室中に超音波的に膨張する。
【００２４】
図４は、本発明の１つの態様に従う、部品搬送体２０２及び膨張熱プラズマＰＥＣＶＤ反応器システム２００の水平面（側面）図及び垂直面（上面）図の両方を提供する。部品搬送体２０２は、例えば部分的に製造されたプラスチック自動車窓１００のような部品を、反応器システム中を通過して運搬する。膨張熱プラズマＰＥＣＶＤ反応器システム２００は、積荷固定（ｌｏａｄ ｌｏｃｋ）室２０４、予熱室２０６、複数のコーティング堆積室２０８、２１０及び出口ロック室２１２を包含する。コーティング堆積室は第１耐磨耗サブ層（ｓｕｂ−ｌａｙｅｒ）６３の堆積のための室２０８、及び第２耐磨耗サブ層６６の堆積のための室２１０を包含する。２つより多いサブ層が耐磨耗層６０を構成するために用いられるときは追加のコーティング堆積室が必要である。各々の堆積室は複数のアーク２１４、２１６を包含する。
【００２５】
部品搬送体２０２は、膨張熱プラズマＰＥＣＶＤ反応器システム２００の種々の室中を通過してプラスチック自動車窓１００を運搬する。部品搬送体２０２は最初に積荷固定室２０４に入る。積荷固定室２０４は、コーティング堆積室２０８、２１０において存在する環境に実質的に類似の真空を作りだすために、積荷固定室２０４中の圧力を減少させる積荷固定ポンプを包含する。次ぎに部品搬送体２０２は予熱室２０６中にプラスチック自動車窓を移動させる。
【００２６】
予熱室２０６において、種々の加熱素子を使用してプラスチック自動車窓１００を加熱する。加熱素子の例は、赤外線、マイクロ波、抵抗及び非反応性プラズマ流を包含するが、しかしそれらに限定されない。本発明の１つの態様において、予熱室２０６は、反応器壁に沿って置かれた加熱用棒材（抵抗加熱）を含む。プラスチック自動車窓１００の表面を加熱した後に、部品搬送体２０２は第１コーティング堆積室２０８中を通過して自動車窓を移動させる。
【００２７】
本発明の１つの態様において、コーティング堆積室２０８にて第１耐磨耗サブ層（６３を適用し、そしてコーティング堆積室２１０にて第２耐磨耗サブ層６６を適用する。各々の堆積室はアーク２１４及び２１６の配列を含む。アークの各々は、中心にあるカソードチップを有するカソードプレート及びアノードプレートを含む。１種のガス又は複数種のガスの混合物の存在下に対応するアノードプレートにアークするカソードプレートに直流電圧を適用することによりプラズマが発生する。ガスの例はアルゴン、窒素、アンモニア、酸素、水素及びそれらの任意の組み合わせを包含する。約１５０トルよりも高い圧力でプラズマを発生させる。次にプラズマをアーク２１４、２１６から超音波的に発生させ、そしてコーティング堆積室２０８、２１０中に膨張させる。本発明の１つの態様において、コーティング堆積室２０８、２１０は、例えば約２０ミリトル〜約１００ミリトルの範囲のような低い圧力を有している。反応性試薬を酸化し、分解し、そしてプラズマ中で重合して、プラスチック自動車窓１００上に堆積させて耐磨耗層６０を形成する。反応性試薬の例は、オクタメチルシクロテトラシロキサン（Ｄ４）、テトラメチルジシロキサン（ＴＭＤＳＯ）、ヘキサメチルジシロキサン（ＨＭＤＳＯ）又は他の揮発性有機珪素化合物を包含するが、しかしそれらに限定されない。
【００２８】
最後に、耐磨耗層６０でコーティングされたプラスチック自動車窓１００を運搬している部品搬送体２０２は、出口ロック室２１２中に移動する。出口ロック室２１２は積荷固定室２０４に存在する真空化に類似の真空化のための出口ロックポンプを含む。出口ロック室２１２中に部品搬送体２０２が入った際は、その室はコーティング堆積室２０８、２１０と同じ低い圧力水準にある。部品搬送体２０２がいったん出口ロック室２１２内部に存在すると、圧力は大気圧にまで高められ、部品搬送体は膨張熱プラズマＰＥＣＶＤ反応器システム２００を出て行くことが可能になる。
【００２９】
本発明者は、エレクトロルミネセント層４０内に存在する多数の界面が耐磨耗層６０の適用に対して非常に感受性であることを発見した。さらに詳細には、耐磨耗層６０の適用の際にエレクトロルミネセント層４０内の種々の界面間で激変的に接着の欠陥が生じることを経験した。耐磨耗層６０の堆積の間に用いられる条件によって接着欠陥は蛍光体／誘電体サブ層間、導電性／誘電性サブ層間、又は誘電性サブ層とプラスチックパネルとの間で起る可能性がある。エレクトロルミネセント層４０の種々の界面間の接着欠陥は、所望の電場発光の性質の実質的な損失を生ずる。本発明者は、エレクトロルミネセント層４０の多数のサブ層を横切る均一な加熱プロフィールを維持することが、耐磨耗層６０の適用の間及びその後、層間の接着を維持するために必須であることをさらに発見した。均一な加熱は、第１耐磨耗サブ層６３の堆積の前に３５℃〜６５℃の温度、好ましくは約５０℃の温度にプラスチック自動車窓を予備加熱することにより可能であることが発見された。図４に示される膨張熱プラズマＰＥＣＶＤ反応器システムにおいて、プラスチック自動車窓１００の予備加熱を該窓が第１コーティング堆積室２０８に入る前に該反応器システムの予熱室２０６中で行なう。
【００３０】
本発明者はまた、耐候性層の適用及び硬化中、又はフィルム挿入成形処理中に、エレクトロルミネセント層４０の温度曝露を制限することによって層の接着完全性が高められ、そしてエレクトロルミネセント機能の維持が助長されることを発見した。したがって、耐候性層の適用及び硬化は、好ましくは約１２５℃未満の温度に制限すべきである。フィルム挿入成形（ＦＩＭ）処理を使用する場合、型の表面温度を約８５℃を超えない温度で維持すべきである。
【００３１】
図５は本発明の１つの好ましい態様に従って、完全性（例えばサブ層間の接着）及びエレクトロルミネセント層４０の機能を維持する、プラスチック自動車窓１００上への耐磨耗層６０を堆積するための方法を例示するフローチャートを示す。工程３００において、フィルム挿入成形法を使用する。この場合において、プラスチックフィルム７０及びエレクトロルミネセント層４０がさらされる型の表面温度を約８５℃を超えない温度に維持すべきである。フィルム挿入成形法は必ずしも使用されないので、この処理工程３００は任意のものである。
【００３２】
工程３０２で、耐候性層５０をプラスチック自動車窓１００上に適用する。本発明のこの態様において、耐候性層５０を、約３０〜約７５分の時間期間にわたって約１２５℃未満の温度で適用し且つ硬化する。約６０分未満が特に好ましい。この処理工程３０２はエレクトロルミネセント層４０の完全性及び機能を高めるが、しかしそれ以降の３処理工程３０４〜３０８ほどは重要でない点で任意であると考えられる。
【００３３】
工程３０４で、第１耐磨耗サブ層６３の堆積の前に、プラスチック自動車窓１００を予備加熱する。特に、プラスチック自動車窓１００を、約３５℃〜約６５℃の範囲の表面温度に予備加熱し、約５０℃の表面温度が特に好ましい。
【００３４】
工程３０６で、約８５℃を超えない、エレクトロルミネセント層を横切る均一な温度を維持している耐候性層５０の表面に第１耐磨耗サブ層６３を適用する。耐磨耗層６０を、膨張熱プラズマＰＥＣＶＤ反応器システム２００を用いて堆積させる本発明の１つの好ましい態様において、約３０アンペア／アーク〜約４５アンペア／アークの範囲のアーク電流、約１１０標準立方センチ／分（ｓｃｃｍ）〜約１４０ｓｃｃｍの範囲の反応性試薬（例えばオクタメチルシクロテトラシロキサン、Ｄ４）流、及び約２５０ｓｃｃｍ〜約３５０ｓｃｃｍの範囲の酸素流を用いて、第１耐磨耗サブ層６３を堆積させたときに、均一な温度が生ずることが発見され、約３７アンペア／アーク、約１２５ｓｃｃｍの反応性試薬流及び約３００ｓｃｃｍの酸素流が特に好ましい。工程３０４で記載されたような予備加熱温度は、該第１耐磨耗サブ層６３を工程３０６において適用する場合に、プラスチック自動車窓１００の表面温度が約８５℃を超えて上昇することを防止する。
【００３５】
工程３０８で、約１１０℃を超えない、エレクトロルミネセント層を横切る均一な温度を維持している第１耐磨耗サブ層６３の上面上に、第２耐磨耗サブ層６６を適用する。膨張熱プラズマＰＥＣＶＤ反応器システムを用いて耐磨耗層６０を堆積する本発明の１つの好ましい態様において、約３０アンペア／アーク〜約４０アンペア／アークの範囲のアーク電流、約１１０ｓｃｃｍ〜約１４０ｓｃｃｍの範囲の反応性試薬（例えばオクタメチルシクロテトラシロキサン、Ｄ４）流、及び約７００ｓｃｃｍ〜約９００ｓｃｃｍの範囲の酸素流を用いて第２耐磨耗サブ層６６を堆積させる場合に均一な温度が起こることが発見され、約３４アンペア／アーク、約１２５ｓｃｃｍの反応性試薬流、及び約８００ｓｃｃｍの酸素流が特に好ましい。工程３０６において第１耐磨耗サブ層６３の堆積後に、工程３０４で記載されたような予備加熱温度、及び約８５℃未満の温度は、第２耐磨耗サブ層６６を工程３０８において適用する場合にプラスチック自動車窓１００の表面温度が１１０℃を超えて上昇することを防止する。
【００３６】
本発明の種々の態様は、エレクトロルミネセント層４０を含むプラスチック自動車窓１００に、少なくとも２つのサブ層６３、６６を含む耐磨耗層６０を適用するための有利な方法（ｍｅｔｈｏｄ）及び処理（ｐｒｏｃｅｓｓ）を提供する。本発明において記載されているような多層嵌め込みシステムは、エレクトロルミネセントサブ層間の接着完全性及び光発光自動車窓として機能を果すために必要な外側面耐磨耗性の両方を確立する。さらに、フィルム挿入成形法において型の表面の温度を制限することにより、耐候性層を硬化するために用いられる温度を制限することにより、そして耐磨耗層６０の堆積の前にプラスチック自動車窓を予備加熱することにより、エレクトロルミネセント層４０の複数のサブ層間の何らかの接着損失が起こるのを減少させるか、又は排除する。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に自動車のプラスチック窓の分野に関する。さらに詳細にはエレクトロルミネセントプラスチック窓の内側及び／又は外側表面に耐磨耗層を適用するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車業界において、プラスチック窓システムは、伝統的なガラス窓の代替物となり始めている。プラスチック材料は、無機（例えばガラス）材料とは異なる性質を示すので、これらの窓システムを製造するためには種々の新しい方法を開発しなければならない。そのような方法のひとつは、エクサテックＬＬＣ（Ｅｘａｔｅｃ，ＬＬＣ）（ミシガン州、ウィクソム（Ｗｉｘｏｍ））により提供されるＥｘａｔｅｃ（登録商標）９００及び９００ｖｔプラスチック嵌め込みシステム(ｇｌａｚｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ)を製造するために使用される多工程法である。この方法は、（１）プラスチック樹脂から窓を成形し；（２）３−Ｄプリントの手順を用いて任意に装飾又は付加機能（例えば除氷（霜）性等）層をプリントし、（３）慣用のフローコーティング、浸漬コーティング又はスプレーコーティング技術を用いて耐候性層を適用し、そして（４）プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）を用いて耐磨耗層を適用することを包含する。
【０００３】
異なる材料層間の多重界面領域を含むプラスチック窓システムの製造において、重要な要素は層間に存在する化学質と性質との両方においての相容性である。２つの材料層間の相容性を最適にするために開発された方法は、もし材料層の一つを異なる材料層と置き換えたなら機能しない可能性がある。例えば、Ｅｘａｔｅｃ（登録商標）９００ｖｔ嵌め込みシステムにおいて、耐摩耗性層は、ポリカーボネート窓とシリコーン耐候性層との両方に対し、光学的清澄性、硬さ及び接着性を示すように最適化されている。しかしながら、エレクトロルミネセント層のような他の層が耐磨耗層とポリカーボネート基板との間に置かれると接着の不足が生じる。観察される接着損失は、エレクトロルミネセント層を含む多重サブ層（ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｓｕｂ−ｌａｙｅｒｓ）を横断する不均一な加熱により生じる。さらに、ＰＥＣＶＤにより耐磨耗層を適用する間、アルゴンと酸素との混合物のような不活性ガスに曝露されるのでエレクトロルミネセント層の性能の損失が助長される可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の点からみて、接着損失又はエレクトロルミネセンスの損失を何ら起こすことなしに、エレクトロルミネセント層を含むプラスチック窓システムへ耐磨耗層を適用するために適当な方法を提供する必要性が当業界において存在することが明らかである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の１つの面において、エレクトロルミネセント層を含むプラスチック自動車窓へ耐磨耗層を適用するための方法が提供される。他の面において、エレクトロルミネセント自動車窓の耐磨耗性は、耐磨耗層の最適化された適用によって強化される。さらに他の面において、エレクトロルミネセント層の電場発光の性質を維持しながら、エレクトロルミネセント層を含む種々の層間で何らかの接着損失が起こるのを最小にしながら耐磨耗層が堆積（ｄｅｐｏｓｉｔ）される。
【０００６】
本発明の原理を具体化するプラスチック自動車窓は、他の層と共に、特にプラスチックパネル、エレクトロルミネセント層、耐候性層及び耐磨耗層を有する多重層嵌め込みシステムである。エレクトロルミネセント層は、フィルム挿入成形（ＦＩＭ）法の使用によりプラスチックパネルの部分として封入されることができる。さらに、耐候性層はエレクトロルミネセント層内の何らかの接着損失の機会を減少させ、そしてプラスチック自動車窓のひずみ（ｗａｒｐａｇｅ）を防止する諸条件（例えば、温度、等）下に適用され、且つ硬化される。耐磨耗層は接着損失を減少させ、そして高い水準の耐磨耗性を提供する層を堆積させるために多数サブ層を含むことができる。本発明の種々の態様は、プラスチック自動車窓がエレクトロルミネセント層を含む場合に実施することができる耐磨耗層の適用のための有利な方法を提供するものである。
【０００７】
本発明の他の目的及び利点は、以下の詳細な記載及び特許請求の範囲を考慮した際に、そして添付図面を参照した際に明らかになるだろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の原理に従う、プラスチック自動車窓を導入している自動車の部分側面図を表す。
【図２】本発明の１態様に従う、プラスチック自動車窓を構成する種々の層を例示する略図である。
【図３】フィルム挿入成形（ＦＩＭ）法を使用する、本発明の他の態様に従うプラスチック自動車窓を構成する種々の層を例示する略図である。
【図４】図の上方部分及び下方部分においてそれぞれ、本発明の好ましい態様に従う部品搬送体、膨張熱プラズマＰＥＣＶＤ反応器システムの水平（側面）図及び垂直（上面）図の両方を提供する。
【図５】本発明の１つの態様に従う、エレクトロルミネセント層を含むプラスチック自動車窓上に耐磨耗層を堆積させるための方法を例示するフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
発明の詳細な記載
本発明の種々の態様は、プラスチック自動車窓への耐磨耗層の適用のための方法（ｍｅｔｈｏｄ）又は処理（ｐｒｏｃｅｓｓ）を提供する。自動車窓は、プラスチックパネル、エレクトロルミネセント層、耐候性層及び耐磨耗層を有する多層嵌め込みシステムである。以下にさらに詳細に記載するように、エレクトロルミネセント層はプラスチックパネル表面上に堆積されてもよく、又はフィルム挿入成形（ＦＩＭ）の使用によりプラスチックパネルの部分として封入されてもよい。
【００１０】
図１は本発明の１態様に従う、プラスチック自動車窓１００を有する自動車の部分側面図を示す。そのプラスチック自動車窓１００は自動車の種々の位置に置くことができ、図示しているように自動車の構造部材ＡとＢとの間に配置することができる。その自動車窓１００は、２つの表面、即ち第１表面１０及び第２表面２０を含む。本明細書において使用されるものとして第１表面１０は自動車の外側に面し、一方、第２表面２０は自動車の内側に面する。
【００１１】
本発明の１つの態様において、自動車窓１００はその上にエレクトロルミネセント層４０を堆積させているプラスチックパネル３０を含み、図２に示されるように該エレクトロルミネセント層４０は該窓の第２表面２０に向かって配向するように配置されている。本発明の他の態様において、図３に示されるようにエレクトロルミネセント層４０は該窓の第１表面１０に向かって配向するようにプラスチックパネル３０上に堆積されている。
【００１２】
エレクトロルミネセント層４０は、例えば電場を適用したときに光を発する電場発光を受ける多層システムである。エレクトロルミネセント層４０は、窓の一部又は全体のボーダー（ｂｏｒｄｅｒ）又はフレーム（ｆｒａｍｅ）であっても、またはアートワーク及び／又は文字のようなデザインであってもよく、窓の透明な可視領域中に又はそこを通ってフレーム又はボーダー又はトランジション（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ）の部分として置かれる中実バンド又はラインであることもできる。スクリーン印刷、インクジェット印刷、膜画像転写及びマスキング及びスプレイを包含するがそれらに限定されない、当業者に知られている任意の技術を用いて、そのエレクトロルミネセントを堆積させるか又は印刷することができる。
【００１３】
エレクトロルミネセント層４０は、蛍光体サブ層（ｓｕｂ−ｌａｙｅｒ）、誘電体サブ層、導電性ペーストサブ層、装飾インクサブ層又は他のサブ層のような幾つかのサブ層を含んでよい。蛍光体サブ層はそれを横切って電場を適用したときに光を発するのに応答性であるサブ層であり、誘電体サブ層は必要な電気容量を提供し、導電性ペーストサブ層は上記サブ層の全てを横切っての最適な熱転送を提供する。エレクトロルミネセント層は、「Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｓｓｉｖｅ Ｐｌａｓｔｉｃ Ｇｒａｚｉｎｇ（光放出性プラスチック嵌め込み）」と題する、２００５年１２月２３日に出願された米国特許出願１１／３１７，５８７号（この全体を参照することにより本明細書に組み入れる）にいっそう詳細に記載されている。
【００１４】
本発明の他の態様において、フィルム挿入成形（ＦＩＭ）として成形の技術分野においての当業者に周知である方法により、エレクトロルミネセント層４０をプラスチックパネル３０とプラスチックフィルム７０との間に封入することができる。フィルム挿入成形法は、押し出し又は他の手段によりフィルムを形成し、フィルム７０上にエレクトロルミネセント層４０をスクリーン印刷し、任意に１つの鋳型表面の幾何学形状にフィルムを熱成形し、フィルムをトリミングし、型の空洞中にフィルムを挿入し、そしてプラスチックフィルム７０と溶融結合する溶融プラスチック樹脂を射出し、そして冷却によりプラスチックパネル３０にプラスチック樹脂を固化させることを包含するが、しかしそれらに限定されない一連の準処理（ｓｕｂ−ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ）を包含することを意味する。スクリーン印刷準処理（ｓｕｂ−ｐｒｏｃｅｓｓ）は、誘電性インクを用いてエレクトロルミネセント層４０上に図形のような追加の任意のサブ層を印刷することをまた含む。熱成形準処理は型の空洞に適当に適合する幾何学形状にエレクトロルミネセント層４０を成形することを包含する。熱成形準処理の例は真空成形及び圧力助力成形を包含するが、しかしそれらに限定されない。トリミング準処理は過剰なプラスチックフィルム７０を除去し、この処理は射出成形の器具中にフィルムの正確な挿入を確実にするために必要である。トリミング準処理の例は、整合−金属トリミング（ｍａｔｃｈ−ｍｅｔａｌ ｔｒｉｍｍｉｎｇ）、溝かんながけ（ｒｏｕｔｅｒｉｎｇ）及びレーザートリミングを包含するが、しかしそれらに限定されない。射出成形準処理は、型の空洞中に置かれているエレクトロルミネセント層４０及びプラスチックフィルム７０にプラスチック樹脂層を強制的に接触させることを包含する。溶融プラスチック樹脂を型中に射出し溶融プラスチック樹脂を冷却する際に、固化するプラスチックパネルとプラスチックフィルム７０との溶融結合が起こる。本発明の１つの態様において射出成形処理は約８５℃未満の型温度で行われる。
【００１５】
スプレーコーティング、浸漬コーティング、フローコーティング、スピンコーティング、ロールコーティング及びカーテンコーティング法を包含するが、しかしそれらに限定されない当業者に知られているいずれかの湿式コーティング法を用いて耐候性層５０を適用することができる。図２及び３に示されるように、耐候性層５０をエレクトロルミネセント層４０、プラスチックパネル３０及びプラスチックフィルム７０上に堆積させる。耐候性層の適用は、窓の内側側面２０（第２表面）と窓の外側側面１０（第１表面）との両方又は窓の外側側面１０（第１表面）に行われるのが好ましい。したがって、窓の内側側面２０（第２表面）上の耐候性層は任意のものである。
【００１６】
耐候性層５０は、シリコーン、ポリウレタン、アクリル、ポリアリーレート、エポキシ、及びそれらの混合物又は共重合体を包含するが、しかしそれらに限定されない。耐候性層５０は薄いフィルムとして押し出されるか又はキャスティングされるか又は個々のコーティングとして適用することができる。耐候性層５０はプラスチックパネルの保護を高めるために、アクリルプライマー及びシリコーンハードコーティング、又はポリウレタンコーティングのような多数コーティングサブ層含むことができる。多数コーティングサブ層を含む耐候性層５０の１つの特定の例は、アクリルプライマー５３（ニューヨーク州、ウォーターフォード（ｗａｔｅｒｆｏｒｄ）のＧＥシリコーンズ社（ＧＥ Ｓｉｌｉｃｏｎｅｓ）のＳＨＰ４０１）とシリコーンハードコーティング５６（ＧＥシリコーンズ社のＡＳ４０００）との組み合わせを包含する。着色剤（薄い色合い）、レオロジー制御剤、酸化防止剤、紫外線吸収性（ＵＶＡ）分子及びＩＲ吸収性又は反射性顔料のような種々の添加剤を耐候性層５０に加えることができる。
【００１７】
プラスチックパネル３０及びプラスチックフィルム７０は、任意の熱可塑性又は熱硬化性重合体樹脂から構成されることができる。プラスチックパネル３０又はプラスチックフィルム７０は実質的に透明であるべきであるが、しかし不透明のフレーム又はボーダーのような、しかしそれらに限定されない半透明又は不透明領域を包含してもよい。重合体樹脂は、ポリカーボネート、アクリル、ボリアリーレート、ポリエステル、ポリスルホン、ポリウレタン、シリコーン、エポキシ、ポリアミド、ポリアルキレン、及びアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）並びにそれらの共重合体、ブレンドおよび混合物を包含するが、しかしそれらに限定されない。好ましい透明な熱可塑性樹脂は、ポリカーボネート、アクリル、ポリアリーレート、ポリエステル及びポリスルホン、ならびにそれらの共重合体及び混合物を包含するが、しかしそれらに限定されない。プラスチックパネルは、とりわけ、着色剤、レオロジー制御剤、離型剤、酸化防止剤、ＵＶＡ分子、及びＩＲ吸収性又は反射性顔料のような種々の添加剤をさらに含むことができる。
【００１８】
耐磨耗層６０は多数のサブ層の組み合わせを含み、そのサブ層の数は少なくとも２である。第１の耐磨耗サブ層６３は耐候性層５０の表面上に適用されるのが好ましい。第２の耐磨耗サブ層６６は、第１の耐磨耗サブ層６３の表面上に適用される。
【００１９】
耐磨耗層６０は、酸化アルミニウム、フッ化バリウム、窒化ホウ素、酸化ハフニウム、フッ化ランタン、フッ化マグネシウム、酸化マグネシウム、酸化スカンジウム、一酸化珪素、二酸化珪素、窒化珪素、オキシ窒化珪素、オキシ炭化珪素、水素添加オキシ炭化珪素、炭化珪素、酸化タンタル、酸化チタン、酸化錫、酸化インジウム錫、酸化イットリウム、酸化亜鉛、セレン化亜鉛、硫化亜鉛、酸化ジルコニウム、チタン酸ジルコニウム、あるいはそれらの混合物又はブレンドから構成されることができる。好ましくは、耐磨耗層６０は一酸化珪素、二酸化珪素、オキシ炭化珪素又は水素添加オキシ炭化珪素の組成物から構成される。したがって、耐磨耗層６０を「ガラス様（ｇｌａｓｓ−ｌｉｋｅ）」コーティングと称することができる。
【００２０】
プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）、膨張熱プラズマＰＥＣＶＤ、イオン助力プラズマデポジション、マグネトロンスパッタリング、電子ビーム蒸発およびイオンビームスパッタリッグを包含するが、しかしそれらに限定されない当業者に知られている任意の真空蒸着技術により耐磨耗層６０を適用することができ、ＰＥＣＶＤが好ましく、膨張熱プラズマＰＥＣＶＤが特に好ましい。
【００２１】
本発明の１つの態様において、第１耐磨耗サブ層６３は第２耐磨耗サブ層６６より一層「有機体−様」である。この態様において、両方のサブ層は、珪素、炭素、水素及び酸素原子の混合物を含むけれども、第１耐磨耗サブ層６３は第２耐磨耗サブ層６６が含むよりもいっそう多量の炭素及び水素原子を含む。このいっそう多量又は多数の炭素及び水素原子は、第１耐磨耗サブ層６３を第２耐磨耗層６６よりもいっそう「有機体−様」にさせてこの層とその下にある耐候性層５０との間の接着を高める。
【００２２】
本発明の１つの態様において、第２耐磨耗サブ層６６は、良好な耐磨耗性を提供する「無機体−様」層である。第２耐磨耗サブ層６６は第１耐磨耗サブ層６３に比較してより多くの酸素及び珪素原子、そしてより少ない炭素及び水素原子を含み、それにより改良された、又は高められた耐磨耗性を提供する。化学的性質ならびに各々の耐磨耗サブ層を構成する種々の原子の数又は量は材料特性化又は表面分析の当業者に周知であるＴＥＭ、ＳＩＭＳ及びＡｕｇｅｒのような技術により容易に決定することができる。
【００２３】
本発明の１つの好ましい態様において、耐磨耗層は膨張熱プラズマＰＥＣＶＤ反応器システムを用いて堆積される。この反応器システムは予備加熱され、耐摩耗性層６０を自動車窓１００の第１表面及び第２表面に適用するように計画された種々の室を含む。図４において概略的に描かれている膨張熱プラズマＰＥＣＶＤ反応器システム２００は、（２００４年６月２８日に出願された）米国特許出願第１０／８８１，９４９号及び（２００５年３月８日に出願された）米国特許出願第１１／０７５，３４３号（これらの出願の全体を参照することにより本明細書に組み入れる）において説明されている。膨張熱プラズマＰＥＣＶＤ法において、１５０トルより高い圧力、例えば大気圧近くで不活性ガス環境において対応するアノードプレートにアークするカソードへ直流（ＤＣ）電圧を適用することによってプラズマを生成する。大気圧近くの熱プラズマは、次ぎに処理圧がプラズマ発生器においての圧力未満、例えば約２０〜約１００ミリトルであるプラズ処理室中に超音波的に膨張する。
【００２４】
図４は、本発明の１つの態様に従う、部品搬送体２０２及び膨張熱プラズマＰＥＣＶＤ反応器システム２００の水平面（側面）図及び垂直面（上面）図の両方を提供する。部品搬送体２０２は、例えば部分的に製造されたプラスチック自動車窓１００のような部品を、反応器システム中を通過して運搬する。膨張熱プラズマＰＥＣＶＤ反応器システム２００は、積荷固定（ｌｏａｄ ｌｏｃｋ）室２０４、予熱室２０６、複数のコーティング堆積室２０８、２１０及び出口ロック室２１２を包含する。コーティング堆積室は第１耐磨耗サブ層（ｓｕｂ−ｌａｙｅｒ）６３の堆積のための室２０８、及び第２耐磨耗サブ層６６の堆積のための室２１０を包含する。２つより多いサブ層が耐磨耗層６０を構成するために用いられるときは追加のコーティング堆積室が必要である。各々の堆積室は複数のアーク２１４、２１６を包含する。
【００２５】
部品搬送体２０２は、膨張熱プラズマＰＥＣＶＤ反応器システム２００の種々の室中を通過してプラスチック自動車窓１００を運搬する。部品搬送体２０２は最初に積荷固定室２０４に入る。積荷固定室２０４は、コーティング堆積室２０８、２１０において存在する環境に実質的に類似の真空を作りだすために、積荷固定室２０４中の圧力を減少させる積荷固定ポンプを包含する。次ぎに部品搬送体２０２は予熱室２０６中にプラスチック自動車窓を移動させる。
【００２６】
予熱室２０６において、種々の加熱素子を使用してプラスチック自動車窓１００を加熱する。加熱素子の例は、赤外線、マイクロ波、抵抗及び非反応性プラズマ流を包含するが、しかしそれらに限定されない。本発明の１つの態様において、予熱室２０６は、反応器壁に沿って置かれた加熱用棒材（抵抗加熱）を含む。プラスチック自動車窓１００の表面を加熱した後に、部品搬送体２０２は第１コーティング堆積室２０８中を通過して自動車窓を移動させる。
【００２７】
本発明の１つの態様において、コーティング堆積室２０８にて第１耐磨耗サブ層（６３を適用し、そしてコーティング堆積室２１０にて第２耐磨耗サブ層６６を適用する。各々の堆積室はアーク２１４及び２１６の配列を含む。アークの各々は、中心にあるカソードチップを有するカソードプレート及びアノードプレートを含む。１種のガス又は複数種のガスの混合物の存在下に対応するアノードプレートにアークするカソードプレートに直流電圧を適用することによりプラズマが発生する。ガスの例はアルゴン、窒素、アンモニア、酸素、水素及びそれらの任意の組み合わせを包含する。約１５０トルよりも高い圧力でプラズマを発生させる。次にプラズマをアーク２１４、２１６から超音波的に発生させ、そしてコーティング堆積室２０８、２１０中に膨張させる。本発明の１つの態様において、コーティング堆積室２０８、２１０は、例えば約２０ミリトル〜約１００ミリトルの範囲のような低い圧力を有している。反応性試薬を酸化し、分解し、そしてプラズマ中で重合して、プラスチック自動車窓１００上に堆積させて耐磨耗層６０を形成する。反応性試薬の例は、オクタメチルシクロテトラシロキサン（Ｄ４）、テトラメチルジシロキサン（ＴＭＤＳＯ）、ヘキサメチルジシロキサン（ＨＭＤＳＯ）又は他の揮発性有機珪素化合物を包含するが、しかしそれらに限定されない。
【００２８】
最後に、耐磨耗層６０でコーティングされたプラスチック自動車窓１００を運搬している部品搬送体２０２は、出口ロック室２１２中に移動する。出口ロック室２１２は積荷固定室２０４に存在する真空化に類似の真空化のための出口ロックポンプを含む。出口ロック室２１２中に部品搬送体２０２が入った際は、その室はコーティング堆積室２０８、２１０と同じ低い圧力水準にある。部品搬送体２０２がいったん出口ロック室２１２内部に存在すると、圧力は大気圧にまで高められ、部品搬送体は膨張熱プラズマＰＥＣＶＤ反応器システム２００を出て行くことが可能になる。
【００２９】
本発明者は、エレクトロルミネセント層４０内に存在する多数の界面が耐磨耗層６０の適用に対して非常に感受性であることを発見した。さらに詳細には、耐磨耗層６０の適用の際にエレクトロルミネセント層４０内の種々の界面間で激変的に接着の欠陥が生じることを経験した。耐磨耗層６０の堆積の間に用いられる条件によって接着欠陥は蛍光体／誘電体サブ層間、導電性／誘電性サブ層間、又は誘電性サブ層とプラスチックパネルとの間で起る可能性がある。エレクトロルミネセント層４０の種々の界面間の接着欠陥は、所望の電場発光の性質の実質的な損失を生ずる。本発明者は、エレクトロルミネセント層４０の多数のサブ層を横切る均一な加熱プロフィールを維持することが、耐磨耗層６０の適用の間及びその後、層間の接着を維持するために必須であることをさらに発見した。均一な加熱は、第１耐磨耗サブ層６３の堆積の前に３５℃〜６５℃の温度、好ましくは約５０℃の温度にプラスチック自動車窓を予備加熱することにより可能であることが発見された。図４に示される膨張熱プラズマＰＥＣＶＤ反応器システムにおいて、プラスチック自動車窓１００の予備加熱を該窓が第１コーティング堆積室２０８に入る前に該反応器システムの予熱室２０６中で行なう。
【００３０】
本発明者はまた、耐候性層の適用及び硬化中、又はフィルム挿入成形処理中に、エレクトロルミネセント層４０の温度曝露を制限することによって層の接着完全性が高められ、そしてエレクトロルミネセント機能の維持が助長されることを発見した。したがって、耐候性層の適用及び硬化は、好ましくは約１２５℃未満の温度に制限すべきである。フィルム挿入成形（ＦＩＭ）処理を使用する場合、型の表面温度を約８５℃を超えない温度で維持すべきである。
【００３１】
図５は本発明の１つの好ましい態様に従って、完全性（例えばサブ層間の接着）及びエレクトロルミネセント層４０の機能を維持する、プラスチック自動車窓１００上への耐磨耗層６０を堆積するための方法を例示するフローチャートを示す。工程３００において、フィルム挿入成形法を使用する。この場合において、プラスチックフィルム７０及びエレクトロルミネセント層４０がさらされる型の表面温度を約８５℃を超えない温度に維持すべきである。フィルム挿入成形法は必ずしも使用されないので、この処理工程３００は任意のものである。
【００３２】
工程３０２で、耐候性層５０をプラスチック自動車窓１００上に適用する。本発明のこの態様において、耐候性層５０を、約３０〜約７５分の時間期間にわたって約１２５℃未満の温度で適用し且つ硬化する。約６０分未満が特に好ましい。この処理工程３０２はエレクトロルミネセント層４０の完全性及び機能を高めるが、しかしそれ以降の３処理工程３０４〜３０８ほどは重要でない点で任意であると考えられる。
【００３３】
工程３０４で、第１耐磨耗サブ層６３の堆積の前に、プラスチック自動車窓１００を予備加熱する。特に、プラスチック自動車窓１００を、約３５℃〜約６５℃の範囲の表面温度に予備加熱し、約５０℃の表面温度が特に好ましい。
【００３４】
工程３０６で、約８５℃を超えない、エレクトロルミネセント層を横切る均一な温度を維持している耐候性層５０の表面に第１耐磨耗サブ層６３を適用する。耐磨耗層６０を、膨張熱プラズマＰＥＣＶＤ反応器システム２００を用いて堆積させる本発明の１つの好ましい態様において、約３０アンペア／アーク〜約４５アンペア／アークの範囲のアーク電流、約１１０標準立方センチ／分（ｓｃｃｍ）〜約１４０ｓｃｃｍの範囲の反応性試薬（例えばオクタメチルシクロテトラシロキサン、Ｄ４）流、及び約２５０ｓｃｃｍ〜約３５０ｓｃｃｍの範囲の酸素流を用いて、第１耐磨耗サブ層６３を堆積させたときに、均一な温度が生ずることが発見され、約３７アンペア／アーク、約１２５ｓｃｃｍの反応性試薬流及び約３００ｓｃｃｍの酸素流が特に好ましい。工程３０４で記載されたような予備加熱温度は、該第１耐磨耗サブ層６３を工程３０６において適用する場合に、プラスチック自動車窓１００の表面温度が約８５℃を超えて上昇することを防止する。
【００３５】
工程３０８で、約１１０℃を超えない、エレクトロルミネセント層を横切る均一な温度を維持している第１耐磨耗サブ層６３の上面上に、第２耐磨耗サブ層６６を適用する。膨張熱プラズマＰＥＣＶＤ反応器システムを用いて耐磨耗層６０を堆積する本発明の１つの好ましい態様において、約３０アンペア／アーク〜約４０アンペア／アークの範囲のアーク電流、約１１０ｓｃｃｍ〜約１４０ｓｃｃｍの範囲の反応性試薬（例えばオクタメチルシクロテトラシロキサン、Ｄ４）流、及び約７００ｓｃｃｍ〜約９００ｓｃｃｍの範囲の酸素流を用いて第２耐磨耗サブ層６６を堆積させる場合に均一な温度が起こることが発見され、約３４アンペア／アーク、約１２５ｓｃｃｍの反応性試薬流、及び約８００ｓｃｃｍの酸素流が特に好ましい。工程３０６において第１耐磨耗サブ層６３の堆積後に、工程３０４で記載されたような予備加熱温度、及び約８５℃未満の温度は、第２耐磨耗サブ層６６を工程３０８において適用する場合にプラスチック自動車窓１００の表面温度が１１０℃を超えて上昇することを防止する。
【００３６】
本発明の種々の態様は、エレクトロルミネセント層４０を含むプラスチック自動車窓１００に、少なくとも２つのサブ層６３、６６を含む耐磨耗層６０を適用するための有利な方法（ｍｅｔｈｏｄ）及び処理（ｐｒｏｃｅｓｓ）を提供する。本発明において記載されているような多層嵌め込みシステムは、エレクトロルミネセントサブ層間の接着完全性及び光発光自動車窓として機能を果すために必要な外側面耐磨耗性の両方を確立する。さらに、フィルム挿入成形法において型の表面の温度を制限することにより、耐候性層を硬化するために用いられる温度を制限することにより、そして耐磨耗層６０の堆積の前にプラスチック自動車窓を予備加熱することにより、エレクトロルミネセント層４０の複数のサブ層間の何らかの接着損失が起こるのを減少させるか、又は排除する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空蒸着により耐磨耗層をプラスチック自動車窓へ適用する方法であって、
プラスチックパネル（３０）、プラスチックパネル（３０）の表面上に堆積されたエレクトロルミネセント層（４０）、並びにエレクトロルミネセント層（４０）及びプラスチックパネル（３０）の表面上に堆積された耐候性層（５０）を有するプラスチック自動車窓（１００）を用意する工程；
約３５℃〜約６５℃の範囲内の表面温度にプラスチック自動車窓（１００）を予備加熱する工程；
自動車窓（１００）の表面温度を約８５℃未満に維持しながら耐候性層（５０）の表面上に第１耐磨耗サブ層（６３）を適用する工程；及び
自動車窓（１００）の表面温度を約１１０℃未満に維持しながら、第１耐磨耗サブ層（６３）上に第２耐磨耗サブ層（６６）を適用する工程；を含む、上記方法。
【請求項２】
プラスチック自動車窓（１００）を組み立てる工程が、型の表面温度を約８５℃未満に維持する工程、プラスチックパネル（７０）の表面上にプラスチックフィルム（７０）を堆積する工程、プラスチックパネルの一方の表面にプラスチックフィルム（７０）を溶融結合する工程、及び、プラスチック自動車窓（１００）を７５分間未満、約１２５℃未満の温度にさらすことにより耐候性層（５０）を硬化させる各工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
プラスチック自動車窓（１００）を約５０℃の表面温度に予備加熱する、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
プラスチックパネル（３０）がポリカーボネート、アクリル、ポリアリーレート、ポリエステル、ポリアミド、熱可塑性ポリウレタン及びポリスルホン並びにそれらの共重合体及び混合物の群から一つとして選択される、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項５】
耐候性層（５０）がシリコーン、ポリウレタン、アクリル、ポリアリーレート、エポキシ、及びそれらの混合物又は共重合体の群から一つとして選択される、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項６】
第１耐磨耗サブ層（６３）が一酸化珪素、二酸化珪素、オキシ炭化珪素又は水素添加オキシ炭化珪素の群から一つとして選択される、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項７】
第２耐磨耗サブ層（６６）が一酸化珪素、二酸化珪素、オキシ炭化珪素、又は水素添加オキシ炭化珪素の群から一つとして選択される、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項８】
第１耐磨耗サブ層（６３）が第２耐磨耗サブ層（６６）より多数の炭素及び水素原子を含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項９】
第２耐磨耗サブ層（６６）が第１耐磨耗サブ層（６３）より多数の珪素及び酸素原子を含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項１０】
耐候性層（５０）が硬化される温度が、約７５分未満の時間にわたる約１２５℃未満の温度に制限される工程をさらに含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項１１】
膨張熱プラズマＰＥＣＶＤシステムを介して第１及び第２耐磨耗サブ層（６３、６６）を適用する工程をさらに含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項１２】
約３０アンペア／アーク〜約４５アンペア／アークの範囲のアーク電流、約１１０標準立方センチ／分（ｓｃｃｍ）〜約１４０ｓｃｃｍの範囲の反応性試薬流及び約２５０ｓｃｃｍ〜約３５０ｓｃｃｍの範囲の酸素流を用いて第１耐磨耗サブ層（６３）が適用される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
約３７アンペア／アークのアーク電流、約１２５ｓｃｃｍの反応性試薬流及び約３００ｓｃｃｍの酸素流を用いて第１耐磨耗サブ層（６３）が適用される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
約３０アンペア／アーク〜約４０アンペア／アークの範囲のアーク電流、約１１０ｓｃｃｍ〜約１４０ｓｃｃｍの範囲の反応性試薬流、及び約７００ｓｃｃｍ〜約９００ｓｃｃｍの範囲の酸素流を用いて、第２耐磨耗サブ層（６６）が適用される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１】
真空蒸着により耐磨耗層をプラスチック自動車窓へ適用する方法であって、
プラスチックパネル（３０）、プラスチックパネル（３０）の表面上に堆積されたエレクトロルミネセント層（４０）、並びにエレクトロルミネセント層（４０）及びプラスチックパネル（３０）の表面上に堆積された耐候性層（５０）を有するプラスチック自動車窓（１００）を用意する工程；
約３５℃〜約６５℃の範囲内の表面温度にプラスチック自動車窓（１００）を予備加熱する工程；
自動車窓（１００）の表面温度を約８５℃未満に維持しながら耐候性層（５０）の表面上に第１耐磨耗サブ層（６３）を適用する工程；及び
自動車窓（１００）の表面温度を約１１０℃未満に維持しながら、第１耐磨耗サブ層（６３）上に第２耐磨耗サブ層（６６）を適用する工程；を含む、上記方法。
【請求項２】
プラスチック自動車窓（１００）を組み立てる工程が、型の表面温度を約８５℃未満に維持する工程、プラスチックパネル（７０）の表面上にプラスチックフィルム（７０）を堆積する工程、プラスチックパネルの一方の表面にプラスチックフィルム（７０）を溶融結合する工程、及び、プラスチック自動車窓（１００）を７５分間未満、約１２５℃未満の温度にさらすことにより耐候性層（５０）を硬化させる各工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
プラスチック自動車窓（１００）を約５０℃の表面温度に予備加熱する、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
プラスチックパネル（３０）がポリカーボネート、アクリル、ポリアリーレート、ポリエステル、ポリアミド、熱可塑性ポリウレタン及びポリスルホン並びにそれらの共重合体及び混合物の群から一つとして選択される、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項５】
耐候性層（５０）がシリコーン、ポリウレタン、アクリル、ポリアリーレート、エポキシ、及びそれらの混合物又は共重合体の群から一つとして選択される、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項６】
第１耐磨耗サブ層（６３）が一酸化珪素、二酸化珪素、オキシ炭化珪素又は水素添加オキシ炭化珪素の群から一つとして選択される、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項７】
第２耐磨耗サブ層（６６）が一酸化珪素、二酸化珪素、オキシ炭化珪素、又は水素添加オキシ炭化珪素の群から一つとして選択される、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項８】
第１耐磨耗サブ層（６３）が第２耐磨耗サブ層（６６）より多数の炭素及び水素原子を含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項９】
第２耐磨耗サブ層（６６）が第１耐磨耗サブ層（６３）より多数の珪素及び酸素原子を含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項１０】
耐候性層（５０）が硬化される温度が、約７５分未満の時間にわたる約１２５℃未満の温度に制限される工程をさらに含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項１１】
膨張熱プラズマＰＥＣＶＤシステムを介して第１及び第２耐磨耗サブ層（６３、６６）を適用する工程をさらに含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項１２】
約３０アンペア／アーク〜約４５アンペア／アークの範囲のアーク電流、約１１０標準立方センチ／分（ｓｃｃｍ）〜約１４０ｓｃｃｍの範囲の反応性試薬流及び約２５０ｓｃｃｍ〜約３５０ｓｃｃｍの範囲の酸素流を用いて第１耐磨耗サブ層（６３）が適用される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
約３７アンペア／アークのアーク電流、約１２５ｓｃｃｍの反応性試薬流及び約３００ｓｃｃｍの酸素流を用いて第１耐磨耗サブ層（６３）が適用される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
約３０アンペア／アーク〜約４０アンペア／アークの範囲のアーク電流、約１１０ｓｃｃｍ〜約１４０ｓｃｃｍの範囲の反応性試薬流、及び約７００ｓｃｃｍ〜約９００ｓｃｃｍの範囲の酸素流を用いて、第２耐磨耗サブ層（６６）が適用される、請求項１０に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公表番号】特表２００９−５４０１２４（Ｐ２００９−５４０１２４Ａ）
【公表日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５１４４６５（Ｐ２００９−５１４４６５）
【出願日】平成１９年５月２３日（２００７．５．２３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０６９５５５
【国際公開番号】ＷＯ２００７／１４６５６９
【国際公開日】平成１９年１２月２１日（２００７．１２．２１）
【出願人】（５０５３６５４０４）エクスアテック、エル．エル．シー． (51)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月２３日（２００７．５．２３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０６９５５５
【国際公開番号】ＷＯ２００７／１４６５６９
【国際公開日】平成１９年１２月２１日（２００７．１２．２１）
【出願人】（５０５３６５４０４）エクスアテック、エル．エル．シー． (51)
【Ｆターム（参考）】
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