JP2005205688A

JP2005205688A - 金属光沢カバー部品及びその製造方法

Info

Publication number: JP2005205688A
Application number: JP2004013542A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Hikita; 敦之引田
Original assignee: Polymatech Co Ltd
Current assignee: Polymatech Co Ltd
Priority date: 2004-01-21
Filing date: 2004-01-21
Publication date: 2005-08-04

Abstract

【課題】絶縁抵抗性、光透過性及び柔軟性を備え、かつ鏡面状の金属光沢を示すカバー部品及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】カバー部品は合成樹脂製の基材を備えている。その表面に、個々の外径が３０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下の複数の島状構造体からなり、全体として島状構造をなす錫層が設けられる。その錫層の厚さは８ｎｍ以上３１ｎｍ以下である。
【選択図】図１

Description

本発明は金属光沢を有するカバー部品及びその製造方法に関する。

金属光沢を有するカバー部品は、携帯電話やＰＤＡ（携帯情報端末）、カーオーディオ等の各種電子機器の入力スイッチに用いられてきた。従来、この種の入力スイッチのカバー部品に鏡面状の金属光沢を有する装飾を施す際には、クロムめっきやアルミニウム蒸着層を設ける方法が採用されることが多かった。この方法によって形成された金属光沢カバー部品として、特許文献１に開示されているような表面に金属めっきが施されたキートップや、特許文献２に開示されているような金属蒸着層を有するキートップなど、数多くのものが公知となっている。

一方、特許文献３には、透光性金属めっき膜を備えたキーキャップが開示されている。このキーキャップは、シリコーンゴム製のキーキャップをポリカプロラクトン樹脂或いはアクリル樹脂で被覆して第１保護層を形成することによって表面を硬質化したものである。次に、真空蒸着めっきでニッケル、クロム、チタン、アルミニウム、銅、錫、銀或いは金からなる金属めっき膜が第１保護層の上に形成され、さらにレーザーエッチングによってこの金属めっき膜に文字或いは図案を現出させ、最後に、金属めっき膜及び文字或いは図案がアクリル樹脂により被覆されている。
特開平１１−１６７８３８号特開２０００−３３０６８９号特開平１１−１１０１０３

しかし、めっきや蒸着法によって金属皮膜を形成した場合、導電性金属が繋がるため、カバー部品が導電性を有することとなる。このため、外部からの静電気によって、電子機器内部の電子部品が破損される恐れがあった。

クロムめっきを用いる場合は、めっきによる金属皮膜が厚いため、バックライトからの光が透過しない、めっきを付着させるための樹脂が限定される、有害な六価クロムを使用する必要があるなど、様々な問題があった。

また、アルミニウムの蒸着法を用いる場合は、アルミニウムが繋がった層として皮膜が形成されるため、蒸着層が伸縮性を有さないという問題があった。
さらに、特許文献３のキーキャップは、カバー部品を硬質化した後に金属膜が形成されたものであり、柔軟性に乏しい。

本願発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、複数の島状構造体からなり、全体として島状構造をなす層を錫を用いて形成することによって、電気絶縁性、光透過性及び柔軟性を備え、かつ鏡面状の金属光沢を示す金属光沢カバー部品を提供することにある。また、そのような金属光沢カバー部品を容易に製造することが可能な製造方法を提供することにある。

すなわち、請求項１に記載の発明は、合成樹脂からなる基材を備え、その基材の表面に錫層が設けられ、その錫層は、個々の外径が３０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下の複数の島状構
造体からなり、かつその厚さが８ｎｍ以上３１ｎｍ以下であることを要旨とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の金属光沢カバー部品において、前記錫層の表面に、透明樹脂製の保護層を設けたことを要旨とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の金属光沢カバー部品において、前記錫層の下地として前記基材の表面にベースコート層を設けたことを要旨とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の金属光沢カバー部品において、前記基材が、硬度３０以上９０以下のゴム状弾性体であることを要旨とする。
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の金属光沢カバー部品において、前記金属光沢カバー部品はキートップである、ことを要旨とする。

請求項６に記載の発明は、合成樹脂からなる基材の表面に、個々の外径が３０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下の複数の島状構造体からなり、かつその厚さが８ｎｍ以上３１ｎｍ以下である錫層を蒸着法によって形成することを要旨とする。

請求項１の発明によって、複数の島状構造体からなり、全体として島状構造をなす錫層が設けられるため、電気絶縁性、光透過性及び柔軟性を備え、かつ鏡面状の金属光沢を示すカバー部品を得ることができる。

請求項２の発明によって、錫層が表面に露出しなくなり、耐摩耗性及び電気絶縁性が向上する。さらに、請求項３の発明によって、錫層の平滑性と、カバー部品と錫層との密着性が向上する。したがって、錫層による鏡面状光沢が良好となり、また押釦に適用された場合に、その操作に対する耐久性が向上する。

請求項４の発明によって、軟質のカバー部品上に、電気絶縁性、光透過性及び柔軟性を備え、かつ鏡面状の金属光沢を示す装飾を有し、全体として軟質な金属光沢カバー部品を構成することができる。

請求項５の発明によって、金属光沢を有するキートップを形成することができる。
請求項６の発明によって、カバー部品上に、電気絶縁性、光透過性及び柔軟性を備え、かつ鏡面状の金属光沢を示す装飾を好適に形成することができる。

次に、本発明を各種電子機器の入力スイッチに用いられるカバー部品に具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１は、金属光沢カバー部品１０の縦断面図を示す。カバー部品１０は合成樹脂からなり、その表面に錫層１２が設けられている。

錫層１２は、個々の外径が３０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下の複数の島状構造体からなり、全体として島状構造をなしている。また錫層１２の厚さは８ｎｍ以上３１ｎｍ以下である。さらに、錫層１２は蒸着法によって形成される。各島状構造体の外径は錫層１２の厚さにほぼ比例し、外径が５０ｎｍの場合では厚さが約８ｎｍとなり、外径が４００ｎｍの場合では厚さが３１ｎｍとなる。錫層１２の厚さが８ｎｍ未満の場合、錫層１２が薄すぎるため良好な金属調の外観が得られず好ましくない。また、錫層１２の厚さが３１ｎｍを超える場合は、各島状構造体の外径が大きくなりすぎるために光散乱が発生して鏡面性が失われる。また、この場合、錫層１２が島状構造ではなく連続した構造となり、導電性が良好になるため、好ましくない。

さらに、本発明の錫層１２は、島状構造を呈するように金属が析出して形成されているため、伸縮性及び柔軟性に優れている。このため、カバー部品１０の基材１１となる樹脂として、ゴム状弾性体である合成ゴムや熱可塑性エラストマーを用いることができる。

基材１１を構成する合成樹脂として使用可能な合成ゴムには、シリコーンゴム、ウレタンゴム、エチレン・プロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、クロロプレンゴム、ブチルゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、アクリルゴム、天然ゴム等がある。また、熱可塑性エラストマーには、スチレン系、オレフィン系、ウレタン系、ポリエステル系のエラストマーなどを用いることができる。そのほかの合成樹脂として、ゴム状弾性体ではないがポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、エポキシ樹脂なども用いることができる。カバー部品１０に透光性を持たせる場合は、カバー部品を構成する合成樹脂も透光性を有する必要がある。

基材１１を構成する合成樹脂が合成ゴム又は熱可塑性エラストマーなどのゴム状弾性体の場合、その硬度が３０以上９０以下であれば、押釦操作による弾性変形に追従可能なキートップなどのカバー部品を形成できる。硬度は、ＪＩＳ−Ｋ６２５３「加硫ゴム及び熱可塑性ゴムの硬さ試験方法」に準拠し、タイプＡデュロメータによる測定値である。

次に、金属光沢カバー部品の別の実施形態を図２に従って説明する。この実施例では、合成樹脂からなる基材１１の表面に、ベースコート層１４、錫層１２、保護層１３が順に設けられている。

保護層１３は、錫層１２の耐候性や耐久性を向上させる。保護層１３には、錫層１２の金属光沢を損なわないように透光性樹脂が用いられる。例えば、保護層１３は、アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリエステル樹脂、アルキッド樹脂、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合樹脂、ポリカーボネート樹脂等を溶剤に溶かして塗布するか、アクリルウレタン、アクリルシリコーン、エポキシ、ウレタンアクリレート等の反応性樹脂を硬化させて形成することができる。

密着性を向上するために、錫層１２の下地として基材１１の表面にベースコート層１４が設けられている。ベースコート層１４は、アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリエステル樹脂、アルキッド樹脂、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合樹脂、ポリカーボネート樹脂等を溶剤に溶かして塗布するか、アクリルウレタン、アクリルシリコーン、エポキシ、ウレタンアクリレート等の反応性樹脂を硬化させて形成することができる。

さらに別の実施形態である金属光沢キートップの縦断面図を図３に示す。キートップ２０は複数の押釦部２３と、それらを連結する複数の連結部２４とから構成されている。キートップ２０は、ゴム状弾性体からなり、その表面に錫層２２が設けられている。錫層２２は、個々の外径が３０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下の複数の島状構造体からなり、全体として島状構造をなしている。また錫層の厚さは８ｎｍ以上３１ｎｍ以下である。そのため、押釦操作によるキートップ２０の弾性変形や、連結部２４の屈曲変形にも追従することができるように、伸縮性及び柔軟性を有する。そして、キートップ２０は電気絶縁性と鏡面状の金属光沢とを有すると共に、光透過性を有し、裏面側からのバックライトを透過する。

以下、実施例にて本発明のカバー部品をさらに具体的に説明する。
（実施例１）
ポリカーボネート樹脂を基材１１として用いたカバー部品１０の表面に、スプレー塗装
法によってアクリルウレタン系塗料（武蔵塗料株式会社製ハイウレックスＰ）を塗布してベースコート層１４を形成し、その表面に蒸着法によって厚さが１６．９ｎｍになるように錫層１２を形成した。さらにその表面にアクリルシリコーン系塗料（カシュー株式会社製アスコート）をスプレー塗装法にて塗布して保護層１３を形成し、カバー部品１０を得た。

各実施例ならびに比較例において、錫層１２の各島状構造体の外径ｙは試料を走査型電子顕微鏡で直接観察して見積もった値である。金属層の厚さｘは、真空蒸着装置（株式会社アルバック製ＥＢＶ−６ＤＡ）付属の水晶振動子膜厚計によって測定した値である。錫層１２の抵抗値は低抵抗率計（三菱化学製ＭＣＰ−Ｔ６００）によって測定した。カバー部品１０の光透過率Ｔは、金属層を蒸着した透明なポリカーボネイト樹脂を、紫外可視分光光度計（島津製作所製ＵＶ−１６００ＰＣ）にて吸光度Ａを測定して、吸光度の定義を変形して得た下記の式によって算出した。この値は、実質的に金属層のみの光透過率と等しい。

Ｔ＝１０^{（２−Ａ）}
表１にこの結果を示す。表１中の基材の欄のＰＣはポリカーボネイト樹脂を示し、ウレタン系塗料はベースコート層の材質を示す。
（実施例２〜６）
実施例１と同様にポリカーボネート樹脂を基材１１として用いたカバー部品１０の表面に必要に応じてベースコート層１４を塗装し、蒸着法によって錫層１２をその厚さが表中の各値になるように形成した。さらにその表面にアクリルシリコーン系塗料（カシュー株式会社製アスコート）をスプレー塗装法にて塗布して保護層１３を形成し、カバー部品１０を得た。
（実施例７）
ウレタン系熱可塑性エラストマー（ＢＡＳＦ製ＸＮＹ５８５）を基材１１として用いたカバー部品１０の表面に、蒸着法によって錫層１２をその厚さが２０ｎｍになるように形成した。さらにその表面にアクリルウレタン系塗料（オリジン電気株式会社製オリジプレートＺ）をスプレー塗装法にて塗布して保護層１３を形成し、カバー部品１０を得た。曲げや伸びに追従する金属調の皮膜を有するカバー部品となった。
（実施例８）
ウレタン系熱可塑性エラストマー（クラレプラスチック株式会社製セプトンＣＪ−００２）を基材１１として用いたカバー部品１０の表面に、アクリルウレタン系塗料（オリジン電気株式会社製オリジプレートＺ）をスプレー法にて塗布してベースコート層１４を形成し、この表面に蒸着法によって錫層１２をその厚さが２０ｎｍになるように形成した。さらにその表面にアクリルウレタン系塗料（オリジン電気株式会社製オリジプレートＺ）をスプレー塗装法にて塗布して保護層１３を形成し、カバー部品１０を得た。曲げや伸びに追従する金属調の皮膜を有するカバー部品となった。
（比較例１〜４）
実施例１と同様にポリカーボネート樹脂を基材１１として用いたカバー部品１０の表面に必要に応じてベースコート層１４を塗装し、蒸着法によって錫層１２をその厚さが表中の各値になるように形成した。さらにその表面にアクリルシリコーン系塗料（カシュー株式会社製アスコート）をスプレー塗装法にて塗布して保護層１３を形成し、カバー部品１０を得た。
（比較例５〜１３）
ポリカーボネート樹脂製の基材１１の表面に蒸着法によって銀又はアルミニウムの皮膜をその厚さが表中の各値になるように形成し、この皮膜の表面にアクリルシリコーン系塗料（カシュー株式会社製アスコート）をスプレー塗装法にて塗布して保護層１３を形成し、カバー部品１０を得た。

さらに、合成樹脂の基材１１に蒸着させた錫層１２の表面を走査型電子顕微鏡写真で観察した。その結果を図５に示す。図５の例（実施例５）では、錫層の厚さは２５．０ｎｍ、平均粒子径は２３０ｎｍ、抵抗値は１０^７Ωを超えていた。錫層が島状構造をなしているため、高抵抗値を示した。

錫以外の金属の蒸着表面も走査型電子顕微鏡写真で観察した。銀を蒸着させた例（比較例８に相当）を図６に、アルミニウムを蒸着させた例（比較例１３に相当）を図７に示す。図６の例の基材１１はポリカーボネート、金属層の厚さは２０．５ｎｍ、金属層の抵抗値は０．１８Ωであり、図７の例の基材１１はポリカーボネート、金属層の厚さは２９．１ｎｍ、金属層の抵抗値は１．０１Ωであった。いずれの場合も、金属層が連続した層として形成されているため、低抵抗を示した。
（絶縁破壊試験）
また、図４に示すように表面に錫層３２を形成したポリカーボネート樹脂フィルム製の試験片３１を用いて、絶縁破壊試験を実施した。試験片３１の幅は１０ｍｍである。電極間３３，３４の距離を４０ｍｍ又は５ｍｍに設定し、電圧を試験片３１の両端部間に印加した。電圧は０．１ｋＶ／ｓの割合で上昇させ、電圧が１０ｋＶに達したら３０秒間保持し、絶縁破壊の有無を検査した。この結果を表２に示す。表２中、ＰＣはポリカーボネート樹脂、アスコートはトップコート層として使用したアクリルシリコーン系塗料（カシュー株式会社製アスコート）をそれぞれ示す。Ｎは試験数を示す。

試験例１〜４では錫層が島状構造をなしているため高抵抗であり、良好な絶縁破壊耐性を示したが、試験例５ではアルミニウム層が連続して形成されているため低抵抗を示しており、絶縁破壊耐性が低かった。

本発明の金属光沢カバー部品は、電気絶縁性、光透過性及び柔軟性を備えるため、各種電子機器の入力スイッチ等のカバー部品であるキートップのほか、プラグやジャック等に被せる保護用カバー部品、光源用カバー部品などにも利用することができる。

本発明の一実施形態であるカバー部品の縦断面図。本発明の別の実施形態であるカバー部品の縦断面図。本発明のさらに別の実施形態であるカバー部品の縦断面図。絶縁破壊試験の方法を示す説明図。実施例７における錫層の表面の電子顕微鏡写真。比較例８における銀層の表面の電子顕微鏡写真。比較例１２におけるアルミニウム層の表面の電子顕微鏡写真。

符号の説明

１０…金属光沢カバー部品、１１…基材、１２，２２，３２…錫層、１３…保護層、１４…ベースコート層、２０…キートップ。

Claims

合成樹脂からなる基材を備え、その基材の表面に錫層が設けられ、その錫層は、個々の外径が３０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下の複数の島状構造体からなり、かつその厚さが８ｎｍ以上３１ｎｍ以下であることを特徴とする金属光沢カバー部品。
前記錫層の表面に、透明樹脂製の保護層を設けたことを特徴とする請求項１に記載の金属光沢カバー部品。
前記錫層の下地として前記基材の表面にベースコート層を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の金属光沢カバー部品。
前記基材が、硬度３０以上９０以下のゴム状弾性体であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の金属光沢カバー部品。
前記金属光沢カバー部品はキートップである、請求項１〜４のいずれか１項に記載の金属光沢カバー部品。
合成樹脂からなる基材の表面に、個々の外径が３０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下の複数の島状構造体からなり、かつその厚さが８ｎｍ以上３１ｎｍ以下である錫層を蒸着法によって形成することを特徴とする金属光沢カバー部品の製造方法。