CN117177859A - 具有光扩散部的伸缩性树脂片及使用其的发光片 - Google Patents
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Abstract
本发明一个方面涉及一种伸缩性树脂片,其为使用含有热固化性树脂和固化剂的树脂组合物形成的树脂片,当将所述树脂片的第一表面的表面粗糙度的最大高度设为Rz1(μm)、将与所述第一表面相面对的第二表面的表面粗糙度的最大高度设为Rz2(μm)、且将厚度设为t(μm)时,所述Rz1、所述Rz2及所述厚度t(μm)满足下述式(1)的关系,(Rz1+Rz2)/t≤0.5(1)。所述伸缩性树脂片在所述第一表面及所述第二表面中的至少一者具备具有算术平均粗糙度Ra为0.3μm以上且5.0μm以下的凹凸形状的光扩散部,所述伸缩性树脂片的初始拉伸模量为0.5MPa以上且500MPa以下。
Description
技术领域
本发明涉及具有光扩散部的伸缩性树脂片及使用其的发光片。
背景技术
近年来,LED在照明领域逐渐成为主流。作为与此前一直使用的照明即白炽灯、荧光灯的明显不同之处,可列举LED为点光源这一点。因此,利用LED作为照明时,需要扩散较强且高透光率的光扩散片以消除点光源的灯像。
例如,专利文献1中,作为兼顾LED光源的实像的消除和高透光率、且赋予了刚性的LED照明用光扩散膜而公开了一种膜,其具有2片以上透明基材,在最外层以外的部位,与粘结剂一起含有折射率n及重均粒径a中的至少一者不同的两种粒子群。
但是,专利文献1记载的光扩散膜不具有柔软性,不能追随凹凸面或采用于具有曲面的构件,因此用途受到限定。
另一方面,报道了:一种导体基板(专利文献2),其是有伸缩性的树脂基板,并且具有凹凸形状(指定的表面粗糙度);以及一种由环氧树脂组合物形成的片状成型体(专利文献3)等。
但是,专利文献2记载的技术为改善了表面粘腻的伸缩性导体基板,其没有考虑透射光的扩散性等。另外,专利文献3记载的技术为主要用于接口用的柔软的器件、半导体密封用密封材料等的技术,其特性是雾度低,不能作为光扩散膜使用。
作为最近的需求,在具有伸缩性的电路基板上配置例如LED芯片、发光组合物等而制成富有柔软性的发光片的用途中,需要具有柔软性及耐热性且伸缩时不易断裂的光扩散膜。但是,可以充分满足该需求的光扩散膜尚无报道。
本发明鉴于该实际情况而作出,其课题在于:提供一种具有柔软性及耐热性且伸缩时不易断裂的光扩散膜。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利公开公报特开2012-163716号
专利文献2:日本专利公开公报特开2019-160965号
专利文献3:日本专利公开公报特开2019-189798号
发明内容
本发明人们进行了深入研究,结果认知通过下述构成的伸缩性树脂片可以解决上述课题,基于该认知并进一步反复进行研究,从而完成了本发明。
即,本发明一个方面涉及一种伸缩性树脂片,其为使用含有热固化性树脂和固化剂的树脂组合物形成的树脂片,
当将上述树脂片的第一表面的表面粗糙度的最大高度设为Rz1(μm)、将与上述第一表面相面对的第二表面的表面粗糙度的最大高度设为Rz2(μm)、且将厚度设为t(μm)时,上述Rz1、上述Rz2及上述厚度t(μm)满足下述式(1)的关系,
(Rz1+Rz2)/t≤0.5 (1)
上述伸缩性树脂片在上述第一表面及上述第二表面中的至少一者具备具有算术平均粗糙度Ra为0.3μm以上且5.0μm以下的凹凸形状的光扩散部,
上述伸缩性树脂片的初始拉伸模量为0.5MPa以上且500MPa以下。
此外,本发明还包括一种发光片,其具备上述树脂片作为光扩散层。
附图说明
图1是表示对本发明的实施方式的树脂片与其以外的树脂片的凹凸形状的图案进行了比较的概要剖视图。
图2是表示发光片的构成的一例的概要剖视图,该发光片使用了本实施方式的树脂片。
具体实施方式
根据本发明,可以提供具有柔软性及耐热性且伸缩时不易断裂而且能够作为光扩散膜使用的伸缩性树脂片、以及使用其的发光片。以下使用附图等对本发明的实施方式进行具体说明,但是本发明不受这些限定。另外,各图中,各符号表示:1伸缩性树脂片(elastic resin sheet)、2纤维片(fiber sheet)、3导体层、4LED元件、10发光片(light-emitting sheet)。
<伸缩性树脂片>
本实施方式的伸缩性树脂片是能够伸长5%以上的片。另外,能够伸长的上限没有特别限定,如果为100%则是充分的。此后,有时也将本实施方式的伸缩性树脂片称为树脂片。
本实施方式的树脂片是使用含有热固化性树脂和固化剂的树脂组合物形成、并且初始拉伸模量为0.5MPa以上且500MPa以下的伸缩性树脂片。
通过该构成,能够制成具有耐热性从而可以耐受层压等加热工艺、并且还具备作为保护膜的功能的树脂片。而且,可以追随凹凸形状、曲面等,因此可以优选用作各种形状的照明构件的光扩散膜、保护膜等。
本实施方式中,初始拉伸模量是指使上述片伸长5%、并且由伸长1%及伸长5%时的应力计算的模量。
若上述初始拉伸模量小于0.5MPa,则复原能力差,存在无法恢复到原本形状的不良问题,因此不优选。另外,若上述初始拉伸模量超过500MPa,则伸缩性变差,存在容易发生断裂的不良问题,从这一点来说不优选。上述树脂片的更优选的初始拉伸模量为1.0MPa以上,50MPa以下。
需要说明的是,本实施方式中的初始拉伸模量可以通过如后述实施例所示的方法来进行测定。
本实施方式的树脂片如上所述地是使用含有热固化性树脂和固化剂的树脂组合物形成的片,可以是含有上述树脂组合物的固化物(所谓的丙阶)的片(膜),也可以是上述树脂组合物处于未固化状态(所谓的甲阶)或半固化(所谓的乙阶)状态的树脂片。
对于本实施方式的树脂片而言,当将片的第一表面的表面粗糙度的最大高度设为Rz1(μm)、将与上述第一表面相面对的第二表面的表面粗糙度的最大高度设为Rz2(μm)、将厚度设为t(μm)时,上述Rz1、上述Rz2及上述厚度t(μm)满足下述式(1)的关系:
(Rz1+Rz2)/t≤0.5 (1)。
通过该构成,可以制成即使伸缩也不易断裂的树脂片。
本实施方式中,上述表面粗糙度的最大高度(Rz)是使用激光显微镜(奥林巴斯株式会社制、“OLS3000”)测定的值。
另外,上述式(1)中的树脂片的厚度t是指如图1所示的、包括片表面的凹凸形状在内的厚度。
本实施方式的树脂片具有带有凹凸形状的光扩散部,可以合适地作为光扩散膜而使用。更具体而言,上述光扩散部在上述第一表面及第二表面中的至少一者中,具有算术平均粗糙度Ra为0.3μm以上且5.0μm以下的凹凸形状。通过具有该构成,可以发挥优异的光扩散性。上述算术平均粗糙度Ra的更优选的范围为0.5μm以上,5.0μm以下。上述凹凸形状的形状没有特别限定,可以为方形,也可以为圆形。对凹部形状和凸部形状的组合也没有特别限定,可以是彼此方形的组合、彼此圆形的组合,也可以是圆形和角形的组合。
本实施方式中,上述表面粗糙度(算术平均粗糙度Ra)是使用激光显微镜(奥林巴斯株式会社制、“OLS3000”)测定的值。
需要说明的是,本实施方式的树脂片中,第一表面与第二表面的关系处于彼此相面对的关系,是指当一者为表面时、则另一者为背面,第一表面及第二表面中何者为表面这一点没有特别限定。其中,为了得到优异的光扩散性,优选上述光扩散部所在的面为表面(不接触LED等光源的外侧)。
即,本实施方式的树脂片优选至少在表面(外侧)具备如上所述的光扩散部。成为其相反侧的、与LED等光源接触的内侧的表面粗糙度没有特别限定,可以具有与上述表面同样的表面粗糙度,从粘接性的观点出发,与光源接触侧的树脂片的算术平均粗糙度Ra期望为0.0μm以上左右,0.5μm以下左右。需要说明的是,本说明书中,0.04μm以下的算术平均粗糙度Ra视为0.0μm。
综上所述,本实施方式的树脂片的光扩散部具有如图1的图案1所示的形状。需要说明的是,图1的形状图案终究是例示,本发明当然不限于此。
图1中的上层示出了当树脂片的第一表面及第二表面中的一者(即,单面)的表面具有粗糙度时的图案,下层示出了当树脂片的第一表面及第二表面中的两者(即双面)的表面具有粗糙度时的图案。
图案1不论是在单面的情况下还是在双面的情况下均具有满足上述式(1)且满足算术平均粗糙度Ra的规定的凹凸形状,然而图案2不满足式(1)的规定,当伸缩时则片容易断裂,因此不优选。图案3虽然满足上述式(1),但是不具有满足算术平均粗糙度Ra的规定的凹凸形状,导致光源的透射率低,因此不优选。
本实施方式的树脂片通过具备图案1那样的满足两个规定的光扩散部,能够具有充分的光扩散率且能够抑制片发生伸缩时的断裂。
并且,本实施方式的树脂片中,上述光扩散部的凹凸形状中的粗糙度曲线要素的平均长度RSm优选为1.0μm以上,100μm以下。
由此,光扩散部的凹凸形状的周期减小,认为可以实现更高的光扩散率。上述RSm的更优选的范围为1.0μm以上,10μm以下。
本实施方式中,上述RSm是使用激光显微镜(奥林巴斯株式会社制“OLS3000”)测定的值。
本实施方式的树脂片的厚度没有特别限定,从伸缩性及层压时的处理容易性的观点出发,在未固化及半固化的树脂片的情况下,优选为10μm以上且200μm以下左右,更优选为30μm以上且150μm以下左右。另外,树脂片为经加热及干燥的固化膜的情况下,优选为10μm以上且200μm以下左右,更优选为30μm以上且150μm以下左右。
本实施方式的树脂片中使用的树脂组合物只要是含有热固化性树脂和固化剂的树脂组合物,则对其组成没有特别限定。
例如,本实施方式的树脂组合物优选含有聚轮烷树脂和/或环氧树脂作为热固化性树脂,特别是至少含有环氧树脂为宜。由此,可以得到具有充分的耐热性且可以耐受进行层压加工等时的加热的树脂片。
作为更具体的实施方式之一,可列举:例如,含有环氧树脂及固化剂的树脂组合物;以及,含有聚轮烷、热固化性树脂及固化剂的树脂组合物等。以下对各成分进行更具体地说明。
接下来,在含有聚轮烷、热固化性树脂及固化剂的树脂组合物的情况下,作为聚轮烷,具体而言可列举例如日本专利公报第4482633号或国际公开WO2015/052853号小册子中记载的聚轮烷。也可以使用市售品,具体而言,可以使用高级软质材料株式会社(AdvancedSoftmaterials Inc.)制的SeRM Super Polymer A1000、SH3400P等。
作为热固化性树脂,可没有限制地列举例如环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、脲树脂、三聚氰胺树脂、不饱和聚酯、氨基甲酸酯树脂等热固化性树脂,其中优选使用环氧树脂。
作为上述环氧树脂,具体而言,可列举例如双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、芳烷基环氧树脂、苯酚酚醛型环氧树脂、烷基苯酚酚醛型环氧树脂、联苯酚型环氧树脂、萘型环氧树脂、二环戊二烯型环氧树脂、酚类与具有酚羟基的芳香族醛的缩合物的环氧化物、三缩水甘油基异氰脲酸酯、脂环式环氧树脂等。这些根据情况可以单独使用一种,也可以将两种以上组合使用。
作为上述环氧树脂,更优选地,例如可以合适地示出:在一分子内具有2个以上环氧基并且分子量为500以上的环氧树脂。作为该环氧树脂,可以使用市售品,例如可列举JER1003(三菱化学制、分子量1300、2官能)、EXA-4816(DIC制、分子量824、2官能)、YP50(新日铁住友金属化学制、分子量60000~80000、2官能)、PMS-14-67(长濑ChemteX公司制、分子量300000、多官能)等。
另外,如上所述的环氧树脂既可以单独使用一种,也可以将两种以上组合使用。
在任一树脂组合物的情况下,作为固化剂,只要能作为如上所述的热固化性树脂的固化剂起作用就没有特别限制。尤其,作为能够优选用作环氧树脂的固化剂者,可列举例如酚醛树脂、胺系化合物、酸酐、咪唑系化合物、硫醚树脂、双氰胺等。另外,也可以使用光/紫外线固化剂、热阳离子固化剂等。这些根据情况单独使用一种,也可以将两种以上组合使用。另外,上述树脂组合物根据需要可以含有固化促进剂。作为上述固化促进剂,可列举例如咪唑系化合物等。
另外,在本实施方式中用于树脂层的树脂组合物为含有聚轮烷的树脂组合物的情况下,可以还添加交联剂,作为该交联剂,只要是能够与上述聚轮烷的环状分子的至少一部分(聚轮烷的环状分子所具有的至少一个反应基团)形成交联结构者,就可以没有特别限定地使用。具体而言,可列举例如异氰酸酯、氰脲酰氯等。
关于上述树脂组合物中的各成分的比例而言,只要可以发挥本发明的效果就没有特别限制,例如,在上述树脂组合物含有聚轮烷、热固化性树脂及固化剂的情况下,相对于上述聚轮烷、热固化性树脂及固化剂的合计100质量份,将聚轮烷设为10~80质量份,更优选设为30~50质量份左右;将热固化性树脂设为10~89.9质量份,更优选设为30~50质量份;将固化剂设为0.1~30质量份,更优选设为0.1~20质量份左右。
在上述树脂组合物含有环氧树脂及固化剂且不含有聚轮烷的情况下,相对于树脂组合物总量100质量份,将环氧树脂设为50~99质量份,更优选设为60~80质量份左右;将固化剂设为1~50质量份,更优选设为1~40质量份左右。
另外,本实施方式的上述树脂组合物在不损害本发明的效果的范围内根据需要可以含有其它添加剂,例如固化催化剂(固化促进剂)、着色剂、无机微粒、紫外线吸收剂、阻燃剂、阻燃助剂、流平剂等。
在含有上述固化促进剂的情况下,只要是能够促进本实施方式的树脂组合物的固化反应的固化促进剂,就没有特别限定。具体而言,可列举例如金属氧化物、偶氮化合物、过氧化物、咪唑化合物、磷系固化促进剂、胺系固化促进剂等。在本实施方式的树脂组合物含有固化促进剂的情况下,其含量相对于树脂成分(树脂+固化剂)100质量份优选为0.01~5.0质量份,更优选为0.01~3质量份。
尤其,在含有着色剂的情况下,可以装饰树脂片从而提高设计性,因此优选。作为可以使用的着色剂,可列举例如染料、颜料等。
在含有上述着色剂的情况下,其含量相对于树脂成分(树脂+固化剂)100质量份优选设为0.1质量份以上且5.0质量份以下。
另外,通过进一步添加无机微粒,来可以提高光扩散率。作为可以使用的无机微粒,可列举二氧化硅、氧化铝、钛氧化物、钛酸钡、钛酸镁、钛酸钙、钛酸锶、锌氧化物、锡氧化、硅砂、粘土、云母、硅灰石、硅藻土、铬氧化物、铈氧化物、铁丹、三氧化锑、镁氧化物、锆氧化物、硫酸钡、碳酸钡、碳酸钙、碳化硅、氮化硅等。
从能够进一步提高光扩散率的观点出发,本实施方式中使用的无机微粒的平均粒径优选为0.01μm以上且100μm以下。
在含有上述无机微粒的情况下,其含量相对于树脂成分(树脂+固化剂)100质量份优选设为0.1质量份以上且10质量份以下。若无机微粒的含量过多,则树脂片变得容易断裂,因此是不期望的。
另外,本实施方式的树脂组合物通过含有紫外线吸收剂,从而具有将紫外线引起的片劣化(黄变)能够抑制的优点。作为可以使用的紫外线吸收剂,可列举含有苯并三唑衍生物、二苯甲酮衍生物、苯甲酸酯衍生物、三嗪衍生物、苯并噻唑衍生物或苯甲酰基甲烷的紫外线吸收剂等。
在含有上述紫外线吸收剂的情况下,其含量相对于树脂成分(树脂+固化剂)100质量份优选设为0.1质量份以上且1.0质量份以下。
本实施方式的树脂组合物的制备方法,并无特别限定,例如可以首先将环氧树脂等热固化性树脂、固化剂、交联剂等有机成分及溶剂混合均匀,得到含有本实施方式的树脂组合物的树脂清漆。使用的溶剂没有特别限定,可以使用例如甲苯、二甲苯、甲乙酮、丙酮等。这些溶剂可以单独使用,也可以将两种以上组合使用。另外,根据需要可以添加用于调整粘度的有机溶剂、各种添加剂。
作为对本实施方式的树脂片赋予如上所述的形状(凹凸)的方法,没有特别限定,可列举下述方法等:将树脂清漆涂布于凹凸转印基材,通过加热而减少或除去有机溶剂,进而通过进行加热而使其固化后,将该基材剥离。作为该转印基材,可列举脱模片等。
具体而言,在具有期望的凹凸形状的脱模片等基材上涂布含有上述树脂组合物的树脂清漆。作为涂布方法,没有特别限定,可列举例如棒涂机、逗号涂布机、模涂机、辊涂机、凹版涂布机等。
涂布树脂清漆后,可以通过加热使有机溶剂从包含含有有机溶剂的固化前的树脂组合物的树脂层(甲阶)挥发,而减少或除去有机溶剂。将涂布有树脂组合物(树脂清漆)的脱模片在期望的加热条件、例如在60~80℃下加热1~120分钟,可以得到减少或除去了有机溶剂的未固化状态或半固化状态(乙阶)的树脂层。需要说明的是,本实施方式中,树脂组合物的乙阶、即未固化状态(未固化物)或半固化状态(半固化物)是指可使树脂组合物进一步进行固化的状态。例如,对树脂组合物进行加热时,最初粘度逐渐下降,之后开始固化,粘度逐渐上升。该情况下,作为半固化,可列举粘度开始上升后至完全固化前这期间的状态等。
通过进一步加热,还可以使树脂层固化。将涂布或浸渗有树脂组合物(树脂清漆)的纤维层在期望的加热条件、例如在80~200℃下加热1~120分钟,可以得到固化状态(丙阶)的树脂层。需要说明的是,本实施方式中,树脂组合物的丙阶、即固化状态(固化物)是指:因固化反应进行而树脂进行交联,从而即使加热也不熔融的状态。
其后,通过将脱模片剥离,来可以得到本实施方式的树脂片。
除了上述以外,还可以利用下述方法等来赋予凹凸形状:对于未固化或半固化的上述树脂组合物,使用凹凸转印基材进行加热压缩成型,在转印了期望的凹凸图案后,将该基材剥离的方法;使用纳米压印用模具进行加热压缩成型的方法;使用激光加工机对上述树脂组合物表面赋予凹凸形状的方法。
在本实施方式的树脂片处于未固化或半固化的状态等的情况下,可以根据需要层叠保护膜和/或支撑体。作为支撑体,可以使用例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等聚乙烯膜等。保护膜也可以使用同样的膜。
<发光片>
接着,对本实施方式的发光片的基本构成进行说明。
本实施方式的发光片10如图2所示具备光扩散层1、纤维片2、导体层3和LED元件4,上述光扩散层1由上述本实施方式的树脂片形成。具体而言,发光片10具备:纤维片2;层叠于上述纤维片2的导体层3;与上述导体层3电连接的LED(LED元件)4;以及,由上述的树脂片形成并且覆盖上述LED4的光扩散层1。
通过该构成,可以提供柔软、耐断裂且具备优异的光扩散性的发光片。
(纤维片)
本实施方式的纤维片2优选:含有纤维层和树脂层,能够伸长1%以上,并且初始拉伸模量为1MPa以上且10GPa以下。
本实施方式的发光片中,初始拉伸模量与在上述伸缩性树脂片中所述的含义相同。
若上述初始拉伸模量小于1MPa,则复原能力差,存在无法恢复原本形状的不良问题,因此不优选。另外,若上述初始拉伸模量超过10Gpa,则伸缩性差,例如在将本实施方式的发光片用于衣物等中的情况下,存在穿戴感觉不好的不良问题,从这一点来说不优选。上述纤维片的更优选的初始拉伸模量为5MPa以上,1GPa以下,进一步优选为5MPa以上,500MPa以下。
需要说明的是,本实施方式的初始拉伸模量可以通过与上述伸缩性树脂片同样的方法来测定。
(纤维片中的树脂层)
上述纤维片中的树脂层只要是使纤维片的初始拉伸模量达到上述范围的树脂层就没有特别限定。例如,可以使用通常用作电子基材的伸缩性绝缘层的热固化性树脂来制成本实施方式的树脂层。本实施方式的树脂层优选含有热固化性树脂,认为由此可以显示高耐热性,在高温气氛下也为可以抑制熔融、热分解的树脂层。通过使树脂层具备耐热性,有能够通过焊料来安装各种LED元件等优点。另外,能够抑制由LED放热而引起的纤维片变形和/或变质。
本实施方式的纤维片2中,树脂层可以形成于纤维层的单面或双面的整个表面,但只要形成于纤维层的至少单面的至少一部分表面即可。
另外,树脂层可以浸渗于纤维层。此外,也可以是树脂层的一部分、而不是整体浸渗于纤维层的单面的至少一部分。
尤其,在树脂层的至少一部分浸渗于纤维层的情况下,认为:树脂层和纤维层可以进一步一体化,从而变得不易发生断裂等。
另外,本实施方式的纤维片中,上述树脂层的厚度没有特别限定,可以根据其用途适当设定,例如,当厚度为50μm~5000μm时,则从处理性、光学特性、佩戴性的观点出发是优选的。
优选本实施方式的热固化性树脂至少含有环氧树脂。认为:由此可以更切实地得到耐热性。
另外,上述热固化性树脂及上述树脂层的玻璃化转变温度优选为60℃以下。由此,可以对纤维片进一步赋予柔软性。上述玻璃化转变温度的下限值无需特别设定,从避免常温下的粘腻的理由出发,优选为-40℃以上。
另外,上述热固化性树脂优选能够伸长1%以上。由此,纤维片能够伸长1%以上。另外,上述热固化性树脂的初始拉伸模量优选为1MPa以上且10GPa以下。由此,上述纤维片的初始拉伸模量达到1MPa以上且10GPa以下。
本实施方式的树脂层中使用的树脂组合物只要具备如上所述的特性,则其组成没有特别限定。
例如,本实施方式的树脂组合物优选含有聚轮烷树脂和/或环氧树脂作为热固化性树脂,特别是含有环氧树脂为宜。并且,优选含有固化剂。由此,可以得到具有充分的耐热性且可以耐受通过回流工艺安装部件时的加热的纤维片。另外,通过在将未固化的树脂组合物与纤维层贴合后使其固化,容易使树脂层与纤维层一体化。优选地,作为本实施方式的纤维片的树脂层中使用的树脂组合物,可以使用与上述伸缩性树脂片中使用的树脂组合物同样的树脂组合物。
此外,本实施方式的上述树脂组合物在不损害本发明的效果的范围内根据需要可以含有其它添加剂,例如固化催化剂(固化促进剂)、阻燃剂、阻燃助剂、流平剂、着色剂等。
本实施方式的树脂组合物的制备方法,并没有特别限定,例如,可以首先将环氧树脂、固化剂、交联剂、热固化性树脂及溶剂混合均匀而得到本实施方式的树脂组合物。对使用的溶剂没有特别限定,例如,可以使用甲苯、二甲苯、甲乙酮、丙酮等。这些溶剂可以单独使用,也可以将两种以上组合使用。另外,根据需要可以添加用于调整粘度的有机溶剂、各种添加剂。
本实施方式的纤维片中,树脂层例如可以通过将后述纤维层浸渍于如上所述的树脂组合物、或者在纤维层上涂布上述树脂组合物、或者将膜状的上述树脂组合物贴合于纤维层而形成。作为上述树脂组合物的涂布方法,没有特别限定,可列举例如棒涂机、逗号涂布机、模涂机、辊涂机、凹版涂布机等。
涂布树脂清漆后或浸渗树脂清漆后,通过加热使有机溶剂从包含含有有机溶剂的固化前的树脂组合物的树脂层(甲阶)挥发,可以减少或除去有机溶剂。将涂布或浸渗有树脂组合物(树脂清漆)的纤维层在期望的加热条件下加热,可以得到减少或除去了有机溶剂的未固化状态或半固化状态(乙阶)的树脂层。通过进一步加热,还可以使树脂层固化。
在将膜状的上述树脂组合物贴合于纤维层的情况下,例如,通过预先在期望的塑料膜、金属箔等上涂布上述树脂组合物,来得到包含含有有机溶剂的固化前(甲阶)的树脂组合物的树脂层,或者,以期望的加热条件、例如在80~120℃下加热1~120分钟而得到未固化状态或半固化状态(乙阶)的树脂层。将其贴合于纤维层,利用压力、热等外部能量固定于纤维层,从而得到。可以为未固化状态或半固化状态(乙阶)的树脂层,也可以通过进一步加热而使树脂层固化而为固化状态(丙阶)的树脂层。
(纤维片中的纤维层)
上述纤维片中的纤维层没有特别限定,例如,可以使用机织物、编织物、编结物、无纺布或这些的组合所构成的纤维层等。上述纤维层可以为单向排列的织物。由此具有如下优点:可以得到仅在期望的方向上具有伸缩性的纤维片。
另外,上述纤维层中,上述的机织物、编织物、编结物或无纺布等优选由植物纤维、动物纤维、合成纤维、半合成纤维、再生纤维、无机纤维或这些的组合构成。
由于本实施方式的纤维片期望具备伸缩性,因此期望上述纤维层也具备一定程度的伸缩性、伸长性。具体而言,其可以是纤维片的初始拉伸模量为1MPa以上且1GPa以下的纤维层。例如,纤维层的模量优选为0.01MPa~1Gpa左右,伸长率优选为1%以上且1000%以下左右,更优选为5%以上且1000%以下。即,本实施方式的纤维层不包含几乎不具有伸长性的玻璃布等基材。
更具体而言,作为本实施方式的纤维层中使用的纤维,可列举通常用于布帛的纤维等。即,作为植物纤维,可列举木棉、棉花等种毛纤维;亚麻、大麻、苎麻、黄麻、黄瑞香、葡蟠等树皮纤维;或马尼拉麻、剑麻等叶脉纤维。作为动物纤维,可列举羊毛、安哥拉兔毛、开司米、马海毛、骆驼、羊驼、蚕丝等。动物纤维可以包括皮革,可列举牛、猪、马、羊、山羊等哺乳类;鳄、蛇等爬行类;鸵鸟等禽类;鲨鱼等鱼类等。作为合成纤维,可列举尼龙纤维、芳纶纤维、维尼纶纤维、聚偏氯乙烯系合成纤维、聚氯乙烯系合成纤维、聚酯系合成纤维、聚丙烯腈系合成纤维、聚乙烯系合成纤维、聚丙烯系合成纤维、聚氨酯系合成纤维、聚乳酸纤维等。合成纤维可以包括人工皮革、合成皮革。作为半合成纤维,可列举醋酸纤维等。作为再生纤维,可列举粘胶纤维、铜氨纤维等。作为无机纤维,可列举玻璃纤维、碳纤维、金属纤维等。
例如,在将本实施方式的发光片用于穿戴用途等的情况下,作为纤维层的纤维,也可以使用用于衣物的布帛。或者,例如可以为用于帐篷、卡车篷布等的原材料。由此,对于用于各种场合的原材料,可以使该原材料与各种LED元件一体化。
另外,本实施方式的纤维片中,上述纤维层的厚度没有特别限定,可以根据其用途适当设定,例如,当厚度为50μm~5000μm时,则从伸缩性、处理性的观点出发是优选的。
(导体层)
另外,本实施方式的发光片具备导体层3。图2中,导体层3设置于上述纤维片2的单面,但是不限于此,也可以是在发光片的双面或内部具备导体层。作为导体层,可列举例如金属箔、由导电性组合物形成的布线、涂布得极薄的导体层、导电线、金属成型物等。
本实施方式的发光片中,上述导体层3作为如下电路发挥作用:将用于控制后述LED元件4的信号从LED控制单元(未图示)送出的控制电路;来自电源供给手段(未图示)的电压的施加电路;通过无线通信单元(未图示)传递由智能手机、电脑(PC)等送出的控制信息的电路等。
·金属箔
作为金属箔,没有特别限定,可列举铜箔(镀层)及铝箔、不锈钢箔等,另外,这些金属箔可以是用硅烷偶联剂等进行了表面处理的金属箔。
使用金属箔形成导体层时,可以将一片或多片上述纤维片重叠,并且在其上下两面或单面的一部分或整面重叠铜箔等金属箔,将其加热加压成型而层叠一体化,由此制作双面覆金属箔或单面覆金属箔的层叠体。或者,可以将一片或多片纤维片重叠,并且在其上下两面或单面一部分或整面重叠在铜箔等金属箔上涂布有树脂层而成者,将其加热加压成型而层叠一体化,由此制作双面覆金属箔或单面覆金属箔的层叠体。或者,将一片或多片不包含树脂层的纤维层重叠,并且在其上下两面或单面的一部分或整面重叠在铜箔等金属箔上涂布树脂层而成者,将其加热加压成型而层叠一体化,由此制作双面覆金属箔或单面覆金属箔的层叠体。然后,对金属箔进行蚀刻加工等而形成电路(布线),由此可以在如上所述的含有纤维片的层叠体的表面设置作为电路的导体层(布线)。通过对金属箔进行蚀刻加工而形成电路时,优选进行遮挡以免纤维层中侵入蚀刻液。例如,可以通过以下的步骤来制作。在作为覆盖膜的例如聚酰亚胺之类耐溶剂性塑料膜上以期望的形状设置开口部,以覆盖其的方式贴合单面覆金属箔的树脂层。将其与纤维层一起加热加压成型而层叠一体化,则仅开口部会浸渗到纤维层。为了避免纤维层接触到蚀刻液,将该层叠体用胶带等贴合于塑料板而进行蚀刻加工。最后,沿着开口部的边界切除上述覆盖膜,从而以上述开口部的形状设置树脂层,在其表面形成金属箔电路。
作为形成电路的方法,除了上述记载的方法以外,还可以列举例如通过半加成法(SAP:Semi Additive Process)、改进的半加成法(MSAP:Modified Semi AdditiveProcess)来形成电路等。进而,将这些使用未固化状态或半固化状态的树脂层、或含有其的纤维片等层叠,从而可以制造内包有导体层的层叠体。
在对于本实施方式的发光片进一步使用作为导体层的铜箔的情况下,由于具有耐热性,从而焊料润湿性变得良好,因此可以通过回流工艺安装部件(LED元件等),可以提供动作可靠性高的织造器件等。另外,还可以通过各种方式在双面安装LED元件或进而内包所安装的LED元件。
·导电性组合物
另外,本实施方式的导体层可以由导电性组合物形成。本实施方式的导电性组合物优选为具有伸缩性的导电性组合物。由此,可以得到不抑制纤维片的伸长性、伸缩性且动作可靠性优异的织造器件等。以下具体示出有伸缩性的导电性组合物的一例。
上述导电性组合物具体可列举如下树脂组合物等:该树脂组合物含有作为伸缩性粘结剂的树脂、与上述树脂进行反应的固化剂和导电性填料,上述树脂具有官能团当量为400g/eq以上且10000g/eq以下的官能团,上述树脂及上述导电性组合物的固化物的玻璃化转变温度(Tg)或软化点为40℃以下,或者30℃下的模量低于1.0Gpa,并且导电性填料(F)含有室温下的特性体积电阻率为1×10-4Ω·cm以下的导电物质。另外,作为上述官能团,可列举环氧基、乙烯基、(甲基)丙烯酰基、羟基、羧基、氨基、烷氧基、羰基等。
以下对其各成分进行说明。
作为上述树脂的具体例,可优选例示出环氧改性(甲基)丙烯酸酯、羟基改性(甲基)丙烯酸酯、羧基改性(甲基)丙烯酸酯等。
另外,本实施方式中,上述树脂的重均分子量优选为5万以上。认为:由此在使用本实施方式的导电性组合物印刷导电图案等的情况下,不易发生渗出。另一方面,重均分子量的上限值没有特别限定,若分子量超过300万,则粘度变高,有处理性下降之虞,因此上述树脂的重均分子量范围优选为5万以上且300万以下,更优选为10万以上且100万以下。
作为上述固化剂,只要与如上所述的树脂具有反应性,则可以没有特别限定地使用各种固化剂。作为固化剂的具体例,可列举咪唑系化合物、胺系化合物、酚系化合物、酸酐系化合物、异氰酸酯系化合物、巯基系化合物、鎓盐、过氧化物等自由基产生剂、光产酸剂等。
导电性填料含有室温下的固有体积电阻率为1×10-4Ω·cm以下的导电物质。在使用室温下的固有体积电阻率超过1×10-4Ω·cm的材料的情况下,在制成导电性组合物时,其体积电阻率虽然也取决于配合量,但是大致处于1×10-3Ω·cm~1×10-2Ω·cm。因此,制成为电路后,电阻值变高,电力损耗变大。
作为上述导电物质(室温下的固有体积电阻率为1×10-4Ω·cm以下的导电物质),可列举例如由银、铜、金等金属元素构成的单质、含有这些元素的氧化物、氮化物、碳化物、合金之类的化合物等。上述导电性组合物中,除了导电性填料(F)以外,还可以为了改善导电性而加入导电性或半导体性的导电助剂。作为该导电性或半导体性的助剂,可以使用用作导电性高分子、离子液体、炭黑、乙炔黑、碳纳米管、抗静电剂的无机化合物等,可以使用一种,也可以同时使用两种以上。
导电性填料的形状优选为扁平形状,厚度与面内长边方向的长厚比优选为10以上。在上述长厚比为10以上的情况下,不仅导电性填料的相对于质量比的表面积变大、导电性的效率提高,而且与树脂成分的密合性也变良好,还具有提高伸缩性的效果。若上述长厚比为1000以下,则从能够确保更良好的导电性及印刷性的观点出发,优选为10以上且1000以下,更优选为20以上且500以下。作为具有该长厚比的导电性填料的例子,可列举通过振实法测定的振实密度为6.0g/em3以下的导电性填料。此外,在振实密度为2.0g/cm3以下的情况下,长厚比进一步变大,因此更优选。
关于上述导电性组合物中的导电性填料的配合比例而言,从导电性、成本、印刷性的观点出发,相对于上述导电性组合物总量,导电性填料的配合比例以质量比计优选为40~95质量%,更优选为60~85质量%。
对于本实施方式中使用的导电性填料的粒子尺寸没有特别限制,从丝网印刷时的印刷性、在配合物混炼中成为合适粘度的观点出发,通过激光散射法测定的平均粒径(体积累积50%的粒径;D50)优选为0.5μm以上且30μm以下,更优选为1.5μm以上且20μm以下。
上述导电性组合物中,除了上述成分以外还可以根据目的加入添加剂等。作为添加剂等,可列举例如弹性体、表面活性剂、分散剂、着色剂、芳香剂、增塑剂、pH调节剂、粘性调节剂、紫外线吸收剂、抗氧化剂、润滑剂等。
·使用了导电性组合物的导体层
通过将本实施方式的导电性组合物涂布或印刷于如上所述的纤维片的树脂层上而形成导电性组合物的涂膜,可以形成期望的布线(导电图案)等导体层。
将本实施方式的导电性组合物涂布于基材上的工序没有特别限定,可以使用例如涂抹器、线棒、逗号涂布机、凹版辊等的涂布法以及使用丝网、平板胶板、柔性板、喷墨、按压、分散、刮墨等的印刷法。
另外,导体层可以形成于上述纤维片内部。
(LED元件)
本实施方式中使用的LED元件4只要是可以发出光者就没有特别限定,可以根据发光片的用途来适宜地选择合适的LED元件。具体而言,本实施方式的LED元件可以为发出选自可见光、紫外线及红外线中的至少一种的LED元件。例如,在将发光片用于显示装置等的情况下可以选择可见光,用于杀菌装置、脱臭装置等的情况下可以使用紫外线,用于安保系统、测距装置、信号发送装置等的情况下可以选择红外线,像这样根据用途来适宜地选择LED元件所发出的光的种类、LED元件的大小、个数、颜色、排列、顺序等。另外,例如将非可见光LED的接通/断开可以用可见光来显示等,可以将不同种类的LED元件组合。
如图1所示,本实施方式中,LED元件4配置于上述导体层3上,例如可以利用从后述的电源供给单元等经由导体层3流入的电流来发光。
(光扩散层)
本实施方式的发光片10中的光扩散层1由上述本实施方式的树脂片形成。本实施方式的树脂片具有柔软性,因此即使为图2所示的构成,也能够追随凹凸而包覆LED元件,发挥优异的光扩散性。另外,耐热性也优异,因此对LED元件的热也具备较强的耐受性。
(其它电子部件)
本实施方式的发光片除了上述LED元件以外还可以具备其它电子部件。可搭载的电子部件没有特别限定,可列举常规的被动元件、主动元件、集成电路、显示器、监视器、扩音器、压电元件、开关、保险丝、天线、散热片、加速度传感器、温度传感器、湿度传感器、光传感器、超声波传感器、pH传感器、气体传感器、运动物体传感器、角度传感器、磁传感器、陀螺仪传感器、压力传感器、方位传感器、放射线传感器、声音传感器、GPS接收机等。
(发光片的制造方法)
本实施方式的发光片例如可以如下得到:将上述纤维层浸渍于构成上述树脂层的热固化性树脂组合物中;在纤维层上涂布上述树脂组合物;在通过将膜状的上述树脂组合物贴合于纤维层而形成的纤维片上,设置上述的导体层和LED元件、以及根据需要的LED控制单元,进而在其上层叠上述树脂片。
在上述导体层上设置LED元件的实装方法没有特别限定,可列举例如使用烙铁的方法、印刷各种焊膏后利用各种部件安装装置来设置LED元件并利用各种回流装置来安装的方法等。特别是考虑纤维层的耐热性时,优选使用利用感应加热、微波等而仅加热金属部分的设备。
另外,在LED元件上设置光扩散层的方法也没有特别限定,例如可以通过将上述树脂片以树脂片的光扩散部重叠于上述LED元件上的方式层叠在上述纤维片2、导体层3、LED元件4上来形成。
(用途)
本实施方式的发光片可以用于佩戴性要求、形状追随性要求和耐热性要求高的各种用途。具体而言,可用于例如显示装置、杀菌装置、衣物及服饰品等。
以下通过实施例进一步具体说明本发明,但是本发明的范围不受这些限定。
实施例
首先,本实施例中使用的各种材料为如下所述者。
(环氧树脂)
·环氧树脂1
将作为聚合单元(a)的丙烯腈、作为聚合单元(b)的丙烯酸异冰片酯、下述式(1)所示的聚合单元(c)按照(a)∶(b)∶(c)的配合比例(聚合%)为10∶20∶70的方式进行了聚合,并且添加了作为聚合单元(d)的甲基丙烯酸缩水甘油酯,使得环氧当量相对于丙烯酸类树脂总量为表1记载的数值。其后,使混合物进行聚合反应,得到了作为溶剂而含有甲乙酮的丙烯酸类树脂1(长濑ChemteX株式会社制、“PMS-14-67EK40”)。固体成分比率为40重量%。
(式中,R1为氢或甲基,R2为氢或烷基。另外,X表示整数。)
·双酚型环氧树脂(三菱化学株式会社制“jER1006FS”)
(聚轮烷树脂)
·聚轮烷(高级软质材料公司制“SH3400P”)
(固化剂)
·酸酐系固化剂(新日本理化株式会社制“RIKACIDTM TBN-100”)
·羧酸系固化剂(日油株式会社社制“TN-1”)
·酚系固化剂(旭有机材株式会社制“BIOC-E”)
·酸酐系固化剂(三菱瓦斯化学株式会社制“H-TM-An”)
(固化促进剂)
·咪唑(四国化成株式会社制“2PZ-CN”)
(表面活性剂)
·表面活性剂(日本毕克化学株式会社制“BYK-3440”)
(无机微粒)
·经表面处理的疏水二氧化硅(日本艾罗西尔公司(Nippon Aerosil Co.,Ltd.)制“RX200”)
(紫外线吸收剂)
·紫外线吸收剂(狮王特殊化学株式会社制“ULS-1933D”)
(溶剂)
·甲乙酮
<伸缩性树脂片1~19的制备>
将表1所示的配合组成(质量份)以组合物的固体成分达到大约43质量%的方式添加于溶剂(甲乙酮),制备了树脂清漆1~9。静置脱泡后,使用棒涂机将上述树脂清漆1~9分别涂布于经脱模处理的脱模片1~8了。接着,用烘箱在80℃加热60分钟,得到半固化的树脂片,进而在180℃下加热120分钟,由此得到了实施例1~13及比较例1~6的树脂膜(光扩散膜)1~19。
各个光扩散膜中使用的树脂清漆和脱模片如表2及表3所示。
需要说明的是,使用的脱模片为大槻工业株式会社制“涂布垫脱模片”,分别具有特定的形状(表面粗糙度)。通过使用这些脱模片1~8,在各膜的第一表面形成了具有表2及表3所示的Ra1(第一表面的算术平均粗糙度)、Rz1(第一表面的表面粗糙度的最大高度)、Rz2(第一表面的表面粗糙度的最大高度)、RSm(粗糙度曲线要素的平均长度)的凹凸形状。
需要说明的是,对于实施例4、比较例4,分别在半固化的树脂片的第二表面进一步贴合经脱模处理的脱模片并进行加压成型,从而形成了具有表2及表3所示的Ra2(第二表面的算术平均粗糙度)的凹凸形状。
表3
比较例1 | 比较例2 | 比较例3 | 比较例4 | 比较例5 | 比较例6 | |
伸缩性树脂片 | 树脂片14 | 树脂片15 | 树脂片16 | 树脂片17 | 树脂片18 | 树脂片19 |
树脂清漆 | 清漆1 | 清漆1 | 清漆1 | 清漆1 | 清漆8 | 清漆9 |
垫脱模片 | 片6 | 片7 | 片8 | 片8 | 片1 | 片1 |
t[μm] | 103 | 105 | 102 | 101 | 93 | 101 |
Ra1 | 0.0 | 0.2 | 6.4 | 6.4 | 0.5 | 0.5 |
Ra2 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 5.2 | 0.0 | 0.0 |
Rz1 | 1.1 | 3.3 | 26.8 | 26.8 | 8.1 | 8.0 |
Rz2 | 1.2 | 1.3 | 1.2 | 26.8 | 1.2 | 1.2 |
(Rz1+Rz2)/t | 0.02 | 0.04 | O.27 | O.53 | 0.10 | 0.09 |
RSm | - | - | - | - | - |
需要说明的是,表2及表3中的t(树脂膜厚)、Ra1(第一表面的算术平圴粗糙度)、Ra2(第二表面的算术平均粗糙度)、Rz1(第一表面的表面粗糙度的最大高度)、Rz2(第一表面的表面粗糙度的最大高度)、RSm(粗糙度曲线要素的平均长度)是使用激光显微镜(奥林巴斯株式会社制、“OLS3000”)测定的值。
[评价试验]
<透光性的评价方法>
将各实施例及比较例的光扩散膜的固化物安装于雾度计(日本电色株式会社制NDH7000SPII),在基于ASTMD1003的条件下测定了总透光率。作为透光性的评价,将总透光率为90%以上者记作◎,将80%以上且小于90%者记作O,将小于80%者记作×。
<光扩散性的评价方法>
将各实施例及比较例的光扩散膜的固化物安装于雾度计(日本电色株式会社制NDH7000SPII),在基于ASTMD1003的条件下测定了雾度值。作为光扩散性的评价,将雾度值为80以上者记作◎,将50以上且小于80者记作○,将小于50者记作×。
<柔软性、伸长性的评价方法>
将各实施例及比较例的光扩散膜切成150mm×5.5mm的条状,安装于万能试验机(株式会社岛津制作所公司制AGS-X)了。以拉伸速度:500mm/分钟进行了试验,并且,由光扩散膜的1%及5%伸长时的对应于应变(r)的全部应力(σ)数据通过使用最小二乘法来求出r-σ的斜率,从而计算了初始拉伸模量。
应变(r)=x/x0(x为夹具的移动距离,x0为初始夹具间距离)
应力(σ)=F/(d·l)(F为试验力,d为膜厚,l为试验片的宽度)
作为柔软性的评价,对于初始拉伸模量,将小于50MPa者记作◎,将50MPa以上且小于500MPa者记作○,将500MPa以上者记作×。
另外,通过各固化树脂膜断裂时的伸长率进行了计测。作为伸长性的评价,将断裂伸长率为100%以上者记作◎,将为50%以上且小于100%者记作○,将小于50%者记作×。
<耐热性的评价方法>
将各实施例及比较例的光扩散膜切成10mm×30mm,安装于动态粘弹性测定装置(精工电子株式会社(Seiko Instruments Inc.)制DMS6100)了。以应变振幅10μm、频率10Hz(正弦波)、升温速率5℃/min进行了试验,计测了250℃下的储能模量。作为耐热性的评价,将上述储能模量为0.1MPa以上时判定为合格,将小于0.1MPa时判定为不合格。
将以上结果汇总于表4及表5。
表5
(考察)
由表4的结果可知,确认到本发明的伸缩性树脂片具有光扩散性、柔软性及耐热性并且伸缩时不易断裂。
另一方面,如表5所示,第一表面及第二表面这两者不具有指定粗糙度的比较例1及2的膜不能够得到充分的光扩散性。
另外,就比较例3及4的树脂片而言,表面的算术平均粗糙度Ra及表面粗糙度的最大高度Rz偏离了指定范围,显示了透光性差的结果。尤其,比较例4的树脂片不满足第一表面和第二表面的Rz的规定,伸长性差,立即发生了断裂。
比较例5使用了通过利用不包含固化剂的树脂组合物而制作的树脂片,因此未能得到耐热性。
此外,比较例6的树脂片的初始拉伸模量超过500MPa,因此伸长性差,立即发生了断裂。
本申请以2021年4月16日申请的日本国专利申请特愿2021-69766为基础,其内容包含在本申请中。
为了表述本发明,在上文中参照具体例、附图等并且通过实施方式对本发明进行了适当且充分的说明,但应认识到本领域技术人员能够容易地对上述实施方式进行变更和/或改良。因此,本领域技术人员实施的变更实施方式或改良实施方式,只要是没有脱离权利要求书记载的权利要求的权利范围的水平,则该变更实施方式或该改良实施方式可解释为被包含在该权利要求的权利范围内。
产业上的可利用性
本发明在电子材料、电子器件、光学器件等技术领域中具有广泛的产业可利用性。
Claims (9)
1.一种伸缩性树脂片,其特征在于,
所述伸缩性树脂片为使用含有热固化性树脂和固化剂的树脂组合物形成的树脂片,
当将以μm计的所述树脂片的第一表面的表面粗糙度的最大高度设为Rz1、将以μm计的与所述第一表面相面对的第二表面的表面粗糙度的最大高度设为Rz2、且将以μm计的厚度设为t时,所述Rz1、所述Rz2及所述厚度t满足下述式(1)的关系,
(Rz1+Rz2)/t≤0.5 (1)
所述伸缩性树脂片在所述第一表面及所述第二表面中的至少一者具备具有算术平均粗糙度Ra为0.3μm以上且5.0μm以下的凹凸形状的光扩散部,
所述伸缩性树脂片的初始拉伸模量为0.5MPa以上且500MPa以下。
2.根据权利要求1所述的伸缩性树脂片,其特征在于,
所述凹凸形状中的粗糙度曲线要素的平均长度RSm为1.0μm以上且100μm以下。
3.根据权利要求1所述的伸缩性树脂片,其特征在于,
所述热固化性树脂含有环氧树脂。
4.根据权利要求3所述的伸缩性树脂片,其特征在于,
所述环氧树脂在一分子内具有2个以上环氧基,并且所述环氧树脂的分子量为500以上。
5.根据权利要求3所述的伸缩性树脂片,其特征在于,
所述树脂组合物还含有固化促进剂。
6.根据权利要求3所述的伸缩性树脂片,其特征在于,
所述树脂组合物还含有无机微粒。
7.根据权利要求3所述的伸缩性树脂片,其特征在于,
所述树脂组合物还含有紫外线吸收剂。
8.一种发光片,其特征在于包括:
纤维片;
导体层,层叠于所述纤维片;
LED,电连接于所述导体层;以及
光扩散层,由权利要求1所述的伸缩性树脂片形成,并且覆盖所述LED。
9.根据权利要求8所述的发光片,其特征在于,
所述纤维片含有纤维层和树脂层,且能够伸长1%以上,并且初始拉伸模量为1MPa以上且10GPa以下。
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