JP2012094426A

JP2012094426A - キーシートの製造方法

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Publication number: JP2012094426A
Application number: JP2010242042A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Nagasawa; 務長澤; Takumi Suda; 工須田; Masahide Takahashi; 昌秀高橋
Original assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd; Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd; Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 2010-10-28
Filing date: 2010-10-28
Publication date: 2012-05-17
Also published as: CN102528981A

Abstract

【課題】
精度良くキーシートを成形でき、かつ基材シートの貼付工程において基材シート若しくは装置側に傷が付きにくいキーシートの製造方法を提供する。
【解決手段】
本発明は、１または２以上のキートップ１１を備える光硬化性樹脂から成るキーシートの製造方法であって、キーシート１０を成形するための１または２以上の型枠３２を備える成形用金型３０に液状の光硬化性樹脂組成物Lを供給する供給工程（ＳＴ１０１）と、成形用金型３０の開口面側からロール５０を移動して、ロール５０を基材シート４０に押し当てながら、成形用金型３０内の光硬化性樹脂組成物Ｌの液面に基材シート４０を貼付する貼付工程（ＳＴ１０２）と、基材シート４０を液面に貼り付けた状態にて、成形用金型３０内の光硬化性樹脂組成物Ｌに光を照射して硬化させる硬化工程（ＳＴ１０３）と、を含むキーシートの製造方法に関する。
【選択図】図４

Description

本発明は、キーシート、特に、光硬化性樹脂から成るキーシートの製造方法に関する。

携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）などの電子機器に搭載されるキーシートとして、従来から、ポリカーボネート等の溶融樹脂を金型内に射出成形することにより製造されてきたものが知られている（例えば、特許文献１を参照）。しかし、最近では、上記の電子機器の薄型化が進む中、キーシートの薄型化が強く求められており、従来の射出成形では、キートップの薄型化に限界が生じてきた。そこで、キーシートの薄型化に容易に対応可能な光硬化性樹脂を用いて、キーシートを製造する方法が実用化されている（例えば、特許文献２を参照）。光硬化性樹脂を用いてキーシートを製造すると、上記の薄型化に加え、樹脂の硬化時間が極めて短いため、製造効率が高くなるというメリットもある。

特開２００３−３１１７７７号公報特開２００９−１３５０８３号公報

ここで、特許文献２に記載されるキーシートの製造方法の一部について説明する。光硬化性樹脂（好ましくは、紫外線硬化性樹脂）を用いたキーシートの製造工程において、まず、成形用金型内に液状の光硬化性樹脂組成物を注入する。次に、その液面に透明な基材フィルムを貼り付ける。次に、基材フィルム上から光を照射し、光硬化性樹脂組成物を硬化する。上記各工程の内、基材フィルムを貼り付ける工程では、スキージを駆動して、余分な樹脂を掻き出すと共に基材フィルムと光硬化性樹脂組成物の液面とを密着させる。

しかし、スキージを用いて基材フィルムを貼り付けると、キーシートを構成するキートップ下面の薄肉部の厚さを高精度に形成することが難しく、また、基材シート若しくはスキージに傷が付く危険性がある。

本発明は、かかる問題を解決するためになされたものであって、精度良くキーシートを成形でき、かつ基材シートの貼付工程において基材シート若しくは装置側に傷が付きにくいキーシートの製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の一実施形態は、１または２以上のキートップを備える光硬化性樹脂から成るキーシートの製造方法であって、キーシートを成形するための１または２以上の型枠を備える成形用金型に液状の光硬化性樹脂組成物を供給する供給工程と、成形用金型の開口面側からロールを移動して、ロールを基材シートに押し当てながら、成形用金型内の光硬化性樹脂組成物の液面に基材シートを貼付する貼付工程と、基材シートを液面に貼り付けた状態にて、成形用金型内の光硬化性樹脂組成物に光を照射して硬化させる硬化工程と、を含むキーシートの製造方法である。

本発明の別の実施の形態は、さらに、供給工程を、型枠の少なくとも外縁に光硬化性樹脂組成物を供給する工程とし、貼付工程を、外縁に配置される光硬化性樹脂組成物を型枠内に供給すると共に、その液面に基材シートを貼付する工程とするキーシートの製造方法である。

本発明の別の実施の形態は、さらに、貼付工程を、ロールを１５ｍｍ／秒以下の速度にて移動すると共に、基材シートと光硬化性樹脂組成物の液面との成す角度を２０〜６０度の範囲内に保持しながら行うキーシートの製造方法である。

本発明の別の実施の形態は、さらに、貼付工程を、常圧にて行うキーシートの製造方法である。

本発明によれば、精度良くキーシートを成形でき、かつ基材シートの貼付工程において基材シート若しくは装置側に傷が付きにくくなる。

図１は、本発明の実施の形態に係るキーシートの製造方法を用いて製造されるキーシートの斜視図である。図２は、図１に示すキーシートのＡ−Ａ線断面図である。図３は、本発明の実施の形態に係るキーシートの製造方法にて使用するターンテーブルの概略図である。図４は、本発明の実施の形態に係るキーシートの製造方法を示すフローチャートである。図５は、図４に示す製造方法にて使用する金型の概略斜視図である。図６は、図４に示す製造工程の各ステージにおける状態を示す図である。図７は、基材シートを金型内の光硬化性樹脂組成物に貼付する状況を拡大して示す図である。

以下に、本発明のキーシートの製造方法の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

１．キーシートの構成

図１は、本発明の実施の形態に係るキーシートの製造方法を用いて製造されるキーシートの斜視図である。図２は、図１に示すキーシートのＡ−Ａ線断面図である。

キーシート１０は、光硬化性樹脂、好適には、紫外線硬化性樹脂から成る。紫外線硬化性樹脂の一例として、ポリエステル系、ポリエーテル系、ＰＣ系、脂肪族系等からなるウレタン系アクリレートまたはウレタン系メタアクリレート等のアクリレート系樹脂が挙げられる。なお、光硬化性樹脂は、紫外線硬化性樹脂に限定されるものではなく、例えば、可視光線硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂等であっても良い。この実施の形態では、キーシート１０は、後述するように、未硬化状態にある液状の光硬化性樹脂組成物（以後、単に、「光硬化性樹脂組成物」と称し、硬化後の光硬化性樹脂と区別する）に、メタルハライドランプや高圧水銀ランプ等を用いて紫外線（ＵＶ）を一定量照射し、当該光硬化性樹脂組成物を硬化させることによって形成される。また、光硬化性樹脂組成物を硬化させる際には、光重合開始剤が用いられる。光重合開始剤として、例えば、ベンゾフェノン系、ベンゾインエーテル系、アセトフェノン系およびチオキサントン系光重合開始剤等が挙げられる。なお、光重合開始剤の選定は、照射する紫外線の波長領域および各種アクリレート系またはメタアクリレート系の樹脂に基づいて行うのが好ましい。光硬化性樹脂組成物に含まれる主剤と光重合開始剤の組み合わせとしては、薄いキーシート１０の製造であっても形状対応性と柔軟性に優れ、高い耐光性、接着性、耐薬品性および靭性を併せ持つウレタン系アクリレート樹脂と１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンとの組み合わせが、より好ましい。光硬化性樹脂組成物を用いてキーシート１０を製造することにより、加熱や冷却の工程を経ずに、かつ短時間でキーシート１０を製造できる。さらに、射出成形と異なり、極めて薄い成形体でも製造することができる。また、キーシート１０の表面にハードコートを行わなくても、十分な硬度をもったキーシート１０を製造できる。

キーシート１０は、複数のキートップ１１と、それらキートップ１１の集合領域を囲むフレーム１２とを有する。キートップ１１同士の間およびキートップ１１とフレーム１２との間には、キーシート１０を貫通しない溝１３が形成されている。各キートップ１１およびフレーム１２は、溝１３の底部にある薄肉部１４にて連接されて、１枚のキーシート１０を構成する。また、キートップ１１とフレーム１２はほぼ面一で形成されている。

２．キーシートの製造方法

図３は、本発明の実施の形態に係るキーシートの製造方法にて使用するターンテーブルの概略図である。図４は、本発明の実施の形態に係るキーシートの製造方法を示すフローチャートである。

キーシート１０の製造は、図４に示すように、キーシート１０を成形するための１または２以上の型枠を備える成形用金型（以後、単に、「金型」と称する）に液状の光硬化性樹脂組成物を供給する供給工程（ＳＴ１０１）、金型の開口面側から、後述するロールを移動して、当該ロールを基材シートに押し当てながら、金型内の光硬化性樹脂組成物の液面（ここで、「液面」は、金型に光硬化性樹脂組成物を充填した状態のものをいう）に基材シートを貼付する貼付工程（ＳＴ１０２）、基材シートを液面に貼り付けた状態にて、金型内の光硬化性樹脂組成物に光を照射してこれを硬化させる硬化工程（ＳＴ１０３）、金型から硬化体を取り出す取出工程（ＳＴ１０４）の順に行われる。これら一連の工程を実行するに際して、好適に、図３に示すターンテーブル２５を使用することができる。ターンテーブル２５は、ＳＴ１０１を行う供給工程領域２６、ＳＴ１０２を行う貼付工程領域２７、ＳＴ１０３を行う硬化工程領域２８、ＳＴ１０４を行う取出工程領域２９を、ターンテーブル２５の中心に沿って周方向に並べて配置する。

供給工程領域２６の上方には、光硬化性樹脂組成物を入れたタンクが配置されており、当該タンクから供給工程領域２６に置かれた金型に光硬化性樹脂組成物が圧送される。次に、ターンテーブル２５が中心角９０度程度回転し、当該金型は、貼付工程領域２７に運ばれる。貼付工程領域２７では、基材シートが金型の開口面の端からロールにて押し付けられながら、金型内の光硬化性樹脂組成物の液面に貼付される。基材シートには、透明な樹脂シート、好適には、ＰＥＴ樹脂、ＰＣ樹脂あるいはアクリル樹脂製のシートを使用する。次に、ターンテーブル２５が中心角９０度程度回転し、金型は、硬化工程領域２８に運ばれ、基材シート上から光（好ましくは、紫外線）が照射される。この結果、金型内の光硬化性樹脂組成物が硬化する。次に、ターンテーブル２５が中心角９０度程度回転し、金型は、取出工程領域２９に運ばれる。ここで、硬化体は、金型から取り出される。

ターンテーブル２５の各領域２６，２７，２８，２９では、常に、各領域で行うべき工程が連続して実行される。このため、ターンテーブル２５が中心角９０度程度回転するたびに、取出工程領域２９にて、キーシート１０が取り出される。

図５は、図４に示す製造方法にて使用する金型の概略斜視図である。

図５に示す金型３０は、一度の成形で６枚のキーシート１０を製造できるものである。金型３０には、１つの凹部３１が設けられており、凹部３１内には、さらに、キーシート１０を成形するための合計６個の型枠３２が形成されている。型枠３２は、キーシート１０の形状を転写可能な形状にて凹凸を備える。

図６は、図４に示す製造工程の各ステージにおける状態を示す図である。

（ステージＡ）
まず、キーシート１０を成形するための金型３０を用意し、その金型３０内に、光硬化性樹脂組成物Ｌを供給する。より具体的には、図６に示すように、金型３０内の型枠３２の外縁であって基材フィルム４０を被せていく川上側に、タンクに接続されるディスペンサー（不図示）から光硬化性樹脂組成物Ｌを供給する。ただし、型枠３２の外縁以外に、型枠３２の内部にも光硬化性樹脂組成物Ｌを入れても良い。タンクからの配管系統には、気泡が入らないように、継手やバルブを備えないようにするのが好ましい。また、ディスペンサーの先端には、好ましくは、空気の逆流を防ぐため、チェック弁（液だれ防止弁）を使用する。

（ステージＢ，Ｃ）
次に、凹部３１内における光硬化性樹脂組成物Ｌの液面に、透明な基材フィルム４０を貼付する。この工程では、ロール５０を基材フィルム４０に当てながら矢印方向（図中、右方向）に移動する。ロール５０は、金型３０の最外周面とほぼ同じ高さを回転移動する。キーシート１０の薄肉部１４の厚さは、ロール５０直下の基材フィルム４０と、金型３０の凹部３１の面との間の隙間によって調整可能である。ロール５０を用いた貼付工程（ＳＴ１０２）を採用することによって、薄肉部１４の厚さを高精度にて形成でき、かつ基材シート４０若しくは装置側（特に、基材シート４０と接するロール５０）に傷が付きにくいというメリットが得られる。さらに、スキージを使用する場合と比べ、基材シート４０を固定しなくても良いというメリットも得られる。基材フィルム４０は、主に、硬化後のキーシート１０の下面の平滑化を図る趣旨、および基材フィルム４０を被せる際に、光硬化性樹脂組成物Ｌを金型３０の型枠３２内に充填しながら、内部の気泡を逃がす趣旨で用いられる。ロール５０を移動すると、光硬化性樹脂組成物Ｌは、ロール５０の進行方向に向かって型枠３２内を順に満たしていき、同時に、型枠３２内の気泡もロール５０の進行方向に向かって移動して外部に排出される。ロール５０は、最後に、所定数の型枠３２への基材フィルム４０の貼付が完了する位置で停止する。

（ステージＤ）
次に、基材シート４０の上からガラス板７０を載せ、ガラス板７０、基材フィルム４０を通して、金型３０内の光硬化性樹脂組成物Ｌに紫外線を照射し、光硬化性樹脂組成物Ｌを硬化する。高硬度の紫外線硬化性樹脂あるいはキートップ１１の高さが大きい場合、光硬化性樹脂組成物Ｌの見かけの収縮率が大きくなり、硬化中に金型３０から硬化体が離れる可能性が高くなる。ガラス板７０は、かかる問題を防止する目的で使用する。紫外線の照射には、メタルハライドランプ等のランプ６０を用いる。また、硬化体の形状安定性を図る観点から、キーシート１０の長さ方向に細長いランプ６０をキーシート１０の幅方向に揺動して、ＵＶ照度の均一化を図るのが好ましい。

図７は、基材シートを金型内の光硬化性樹脂組成物に貼付する状況を拡大して示す図である。

基材シート４０を金型３０内の光硬化性樹脂組成物Ｌの液面に貼り付ける際、光硬化性樹脂組成物Ｌを型枠３２内に充填しながら、当該型枠３２内の気泡を効果的に排出するのが好ましい。当該液面に対する基材シート４０の挿入角度（ロール５０の移動方向の川下方向と基材シート４０との成す角度）θと、ロール５０の移動速度Ｖ（ｍｍ／ｓｅｃ）とを検討した結果、基材シート４０の撓みを許容でき、かつ気泡をより効率的に排出するには、θを２０〜６０度の範囲内とし、かつＶを１５ｍｍ／ｓｅｃ以下にするのが好ましい。θを２０度以上とすることにより、型枠３２内の気泡を金型３０の開口面と基材シート４０との隙間から効率的に逃がしやすくなる。また、θを６０度以下とすることにより、基材シート４０への負荷・変形を低減し、金型３０の型枠３２内の光硬化性樹脂組成物Ｌの液面に対して、より密着した状態にて基材シート４０を貼付できる。また、ロール５０の移動速度Ｖは、１５ｍｍ／ｓｅｃ以下にすることにより、型枠３２内の気泡を排出する時間を確保しやすくなるので、好ましい。ただし、Ｖを５ｍｍ／ｓｅｃ以下とすると、貼付工程に時間を要し、ターンテーブル２５を回転するまでに、他の工程が待機状態となるので、できるだけ、過度に低速でロール５０を移動するのを避けるのが好ましい。したがって、より好ましくは、Ｖを６〜１５ｍｍ／ｓｅｃとする。

キーシート１０を製造する工程は、減圧下あるいは常圧（＝大気圧）下のいずれでも実行可能であるが、常圧下で行う方が好ましい。特に、光硬化性樹脂組成物Ｌにモノマー成分が多い場合、減圧にすると、モノマーが揮発して気泡を生成しやすくなるので、常圧にて行うほうが良い。

ロール５０の直径（φ）は、この実施の形態では、１０〜４０ｍｍとするのが好ましい。当該直径は、ロール５０の長さとの関連性が高い。この実施の形態で使用するロール５０の長さ（凹部３１におけるキーシート１０の幅方向の長さより少し短い）は、約３００ｍｍである。したがって、ロール５０の直径を、その長さに対して１０／３００〜４０／３００、すなわち、３．３〜１３．３％にするのが好ましい。ロール５０の直径をその長さに対して３．３％以上とすることにより、撓みが少なくなり、基材シート４０に対して平滑に移動可能になる。また、ロール５０の直径をその長さに対して１３．３％以下とすることにより、基材シート４０の挿入角度を大きくするのと同様の効果があり、型枠３２内の気泡を逃がしやすくなる。

以上、本発明に係るキーシートの製造方法の好適な実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されることなく、種々変形を施して実施可能である。例えば、キーシート１０のキートップ１１を１個のみとしても良い。金型３０内の型枠３２の数は、６個に限定されず、１〜５個、あるいは７個以上でも良い。

次に、本発明のキーシートの製造方法の実施例について説明する。

＜実験１＞
基材シートして厚さ１００μｍ、幅２５０ｍｍ、長さ１６０ｍｍのＰＥＴシートを用いた。金型として、６枚のキーシート１０を成形する成形範囲を有し、ＮＡＫ８０鋼材（表面メッキ処理済）製の金型を用いた。光硬化性樹脂組成物には、紫外線硬化性樹脂組成物として、主剤であるウレタン系アクリレート樹脂と光重合開始剤である１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン（製品名：イルガキュア１８４）との混合物を用いた。紫外線照射用のランプには、メタルハライドランプ（１６０Ｗ）を用いた。また、基材シートの貼付用のロールには、ステンレススチール製の直径３０ｍｍ、長さ３００ｍｍの円柱形状のロールを用いた。貼付工程では、ロールの移動速度を６〜２０ｍｍ／ｓｅｃの範囲で変化させて、光硬化性樹脂組成物に基材シートを貼り付けた。続いて、紫外線の照射を行い、硬化体を作製した。硬化体の評価は、硬化体中の気泡の数や大きさを顕微鏡にて観察する方法にて行い、観察視野１００の内の８０視野以上にて許容可能な気泡状態にある場合を合格とした。実験１では、スキージに代えてロールを用いて基材シートの貼付を行ったため、キーシートの賦形精度が高く、基材シート若しくは装置側に傷が付くという問題もなかった。

表１に、基材シートと光硬化性樹脂組成物の液面との角度を３０度に固定し、ロールの移動速度を変えたときのキーシートの合格率を示す。表１に示すように、ロールの移動速度が１５ｍｍ／ｓｅｃ未満において合格率が８０％以上になり、移動速度を１８ｍｍ／ｓｅｃ以上の場合には、合格率は８０％未満に留まった。

＜実験２＞
基材シートの挿入角度を１０〜７０度に変化させ、ロールの移動速度を６ｍｍ／ｓｅｃに固定して、その余を実験１と同じ条件にて実験を行った。実験２においても、実験１と同様、キーシートの賦形精度が高く、基材シート若しくは装置側に傷が付くという問題もなかった。

表２に、基材シートの挿入角度を変えたときのキーシートの合格率を示す。表２に示すように、基材シートの挿入角度が７０度の場合には、基材シートの貼り付けに支障が生じ、貼付ができなかった。基材シートの挿入角度が２０〜６０度の範囲内では、合格率が８０％以上となり、挿入角度が１０度の場合には、８０％未満となった。

本発明は、例えば、携帯電話、車載用のナビゲーション装置、携帯用薄型ＰＣ、音楽再生用携帯機器、あるいはそれらの機器を操作するためのリモートコントロールに組み込まれる操作部などに利用することができる。

１０キーシート
１１キートップ
３０金型（成形用金型）
３２型枠
４０基材シート
５０ロール
Ｌ光硬化性樹脂組成物

Claims

１または２以上のキートップを備える光硬化性樹脂から成るキーシートの製造方法であって、
上記キーシートを成形するための１または２以上の型枠を備える成形用金型に液状の光硬化性樹脂組成物を供給する供給工程と、
上記成形用金型の開口面側からロールを移動して、上記ロールを基材シートに押し当てながら、上記成形用金型内の上記光硬化性樹脂組成物の液面に上記基材シートを貼付する貼付工程と、
上記基材シートを上記液面に貼り付けた状態にて、上記成形用金型内の上記光硬化性樹脂組成物に光を照射して硬化させる硬化工程と、
を含むことを特徴とするキーシートの製造方法。
前記供給工程は、前記型枠の少なくとも外縁に前記光硬化性樹脂組成物を供給する工程であり、
前記貼付工程は、上記外縁に配置される前記光硬化性樹脂組成物を前記型枠内に供給すると共に、その液面に前記基材シートを貼付する工程であることを特徴とする請求項１に記載のキーシートの製造方法。
前記貼付工程は、前記ロールを１５ｍｍ／秒以下の速度にて移動すると共に、前記基材シートと前記光硬化性樹脂組成物の前記液面との成す角度を２０〜６０度の範囲内に保持しながら行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のキーシートの製造方法。
前記貼付工程は、常圧にて行うことを特徴とする請求項２または請求項３に記載のキーシートの製造方法。