JP4050995B2

JP4050995B2 - 押釦スイッチ用カバー部材及びその製造方法

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Publication number: JP4050995B2
Application number: JP2003092435A
Authority: JP
Inventors: 泰寛武藤; 尚登小嶺
Original assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd
Priority date: 2003-03-28
Filing date: 2003-03-28
Publication date: 2008-02-20
Anticipated expiration: 2023-03-28
Also published as: JP2004303479A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、リモコン、電話、ＯＡ機器又はゲーム機器等に用いられる押釦スイッチの部品である押釦スイッチ用カバー部材に関するもので、特に、シリコーンゴム製基材と樹脂製キートップとの接着剤の安定性と使用可能時間を向上させた押釦スイッチ用カバー部材とその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図８は、従来の押釦スイッチ用カバー部材における紫外線硬化型接着剤の接着機構の概念図を示している。
【０００３】
従来、キートップを光硬化性樹脂にて形成し、基材をシリコーンゴムにて形成し、キートップと基材とを紫外線硬化型接着剤にて一体化した、図８に示したような接着機構を採用している押釦スイッチ用カバー部材が知られている。
【０００４】
紫外線硬化型接着剤を使用した具体的な接着方法としては、まず、シリコーンゴム製基材２０上に紫外線硬化型接着剤２１を塗布し（図８（ａ））、シリコーンゴム製基材２０とキートップの底面の印刷面又は樹脂面２２を張り合わせる（図８（ｂ））。さらに、紫外線照射を行うことにより接着剤としての硬化が起こり（第８図（ｃ））、シリコーンゴム製基材２０と樹脂製キートップ（図示せず）の印刷面又は樹脂面２２の接着が完了する（第８図（ｄ））。ここで使用される紫外線硬化型接着剤２１の光硬化型樹脂としては、アクリレートモノマー（２−ヒドロキシメチルメタアクリレート）があり、この紫外線硬化型接着剤２１は、作業性、生産性を高めることが知られている（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００５】
また、従来から、シラン化合物等を接着剤に添加することによって、接着性や耐湿性が高まることが知られている（例えば、特許文献２を参照。）。
【０００６】
図９に、従来のシランカップリング剤の効果の概念図を示す。
【０００７】
つまり、従来のシランカップリング剤にあっては、紫外線硬化型接着剤成分２３に、エポキシ系シラン化合物２４及びアミン系シラン化合物２５を添加し接着剤とした場合（図９（ａ））に、エポキシ系シラン化合物２４が濃度の違いにより紫外線硬化型接着剤成分２３と結合してしまい（図９（ｂ））、エポキシ系シラン化合物２４がシリコーンゴム製基材１の表面に集結することがほとんどなくなり、アミン系シラン化合物２５が単体でシリコーンゴム製基材１の表面に存在することになる（図９（ｃ））。したがって、アミン系シラン化合物２５の単体でのカップリング効果が期待できるだけとなるため、シリコーンゴム製基材１との接着性が落ちるものと思われる。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１１−８６６６７号公報（第１０図）。
【０００９】
【特許文献２】
特開２０００−２４３１７５号公報（化１）。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
以上のとおり、接着性や耐湿性を向上させるためにシラン化合物等を添加した紫外線硬化型接着剤は、接着成分が光硬化性樹脂との化学反応により結合してしまうため、経時変化が起こることで接着性を損なうという問題があった。
【００１１】
この発明は、以上のような従来技術の問題に鑑み、シリコーンゴム製基材と樹脂製キートップの接着剤である紫外線硬化型接着剤の性能を改善し、押釦スイッチ用カバー部材を提供することを課題としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を達成するために、請求項１に記載の発明は、シリコーンゴム製基材と樹脂製キートップとを一体化した押釦スイッチ用カバー部材であって、前記シリコーンゴム製基材と前記樹脂製キートップとを接着する接着剤の成分として、光硬化性樹脂１００重量部に、エポキシ系シラン化合物とアミン系シラン化合物との反応物を０．１ｗｔ％以上含む接着剤で接着していることを特徴としている。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加えて、前記接着剤に含まれるエポキシ系シラン化合物とアミン系シラン化合物との反応物が、アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシランと３−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシランとを含むものであることを特徴としている。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、シリコーンゴム製基材に樹脂製キートップを接着して押釦スイッチ用カバー部材を製造する方法であって、前記シリコーンゴム製基材の前記樹脂製キートップとの接着面を短波長紫外線照射処理、プラズマ処理、コロナ放電処理、火炎処理から選ばれるいずれか一つの方法で表面処理した後、前記シリコーンゴム製基材と前記樹脂製キートップとを請求項１又は２に記載の接着剤により接着することを特徴としている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図８を参照して、この発明に係る実施の形態を詳細に説明する。
【００１６】
［発明の実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１に係る押釦スイッチ用カバー部材の断面図を示している。図２は、図１の拡大図を示している。
【００１７】
シリコーンゴム製基材１は、シリコーンゴム製基材１をシリコーンゴムコンパウンド（信越化学工業（株）社製、商品名：ＫＥ−９５１Ｕ）１００重量部と、架橋材（信越化学工業（株）社製、商品名：Ｃ−８Ｂ）０．５重量部からなる原料を、成形温度１８０℃、成形時間５分、成形圧力１８０ｋｇ／ｃｍ^２の条件でプレス成形によりシリコーンゴム製カバー基材１を成形し、その後２００℃、６０分で熱処理することによって得られる。
【００１８】
樹脂製キートップ２の成形は、樹脂製キートップ２をポリカーボネート樹脂（三菱エンジニアリングプラスチック（株）製、商品名：ユーピロンＨ−３０００Ｒ）を射出成形法により製作することによって得られる。
【００１９】
樹脂製キートップ２の組成や種類、色調等については、特に限定はないが、例示するならばポリカーボネート樹脂、ポリメチルメタアクリレート樹脂、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリアミド樹脂、シリコーン系樹脂等があげられる。
【００２０】
ただし、接着剤との接着性を考慮すると、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂は接着性が低く不利である。反面、ポリカーボネート樹脂、ポリメチルメタアクリレート樹脂、エポキシ系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリアミド樹脂、シリコーン系樹脂等、比較的極性の高い樹脂に対しては有効である。これは、水素結合及び濡れ性或いは相溶性等の発現によると考えられる。
【００２１】
前述した処理にて成形されたシリコーンゴム製基材１を短波長紫外線照射炉にて、１８４．９ｎｍ及び２５３．７ｎｍの両波長の紫外線を１２００ｍＪ／ｃｍ^２の条件で照射した。この処理によって、シリコーンゴム製基材１の表面には表面改質されたシリコーンゴム表層１ａが形成される（図２参照のこと）。
【００２２】
さらに、紫外線硬化型接着剤（ケミテック（株）製、商品名：ケミシール５Ｘ８４５Ｃ）に、アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシランと３−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシランの反応物（信越化学工業（株）製、商品名：Ｘ−９３−７４５）を２ｗｔ％添加し、前述した処理にて成形されたシリコーンゴム製基材１と樹脂製キートップ２とを接着するための接着剤３として用いる。すなわち、ピン転写法にてシリコーンゴム製基材１の接着面となる表面に前述の接着剤３を塗布し、樹脂製キートップ２を所定位置にセットし、冶具により動かないように固定した後、シリコーンゴム製基材１の裏面より紫外線を照射し、接着剤３を硬化し一体化した。以上の処理によって、シリコーンゴム製基材１と樹脂製キートップ２の接着工程が完了する。
【００２３】
以上の工程を経て製作した押釦スイッチ用カバー部材４の樹脂製キートップ２とシリコーンゴム製基材１との接着力は、実用上十分なものであり、樹脂製キートップ２を無理に剥がそうとすると、シリコーンゴム製基材１が破れてしまう程の接着力を発揮した。
【００２４】
この発明の接着剤に使用される光硬化性樹脂は、可視光線、紫外線等様々な硬化タイプのものでよいが、作業性を考慮すると、室内灯等で硬化することの少ない紫外線硬化型とするのが好ましい。これは通常、２００〜８００ｎｍの波長の光で硬化する。
【００２５】
通常、シリコーンゴムはそのままでは他の物質との接着性がほとんどないが、前述したような表面処理を行うことにより、表面を活性化させることができる。これはオゾンによる表面の酸化作用により、シリコーンゴム表面にシラノール基やカルボキシル基といった活性基が発生し、接着剤の接着成分であるシラン化合物の加水分解性基（メトキシ基、エトキシ基等のアルコキシ基）との親和性、反応性が増大し、結果、接着性が向上することと考えられる。具体的には、表面改質効果が安定しており、かつ設備も比較的安価な短波長紫外線照射処理を行うことが好ましい。
【００２６】
低圧水銀灯により、波長が１８４．９ｎｍが数％、波長が２５３．７ｎｍがおよそ９０％含まれる紫外線を、積算光量が１２００〜６０００ｍＪ／ｃｍ^２となる量をシリコーンゴムの接着面に照射するとよい。
【００２７】
シリコーンゴムの紫外線照射処理装置への取り入れ取り出しは、バッチ式、コンベア式のどちらでもよい。
【００２８】
［発明の実施の形態２］
次に、樹脂製キートップに図形や文字を有するこの発明の実施の形態２に係る押釦スイッチ用カバー部材について説明する。
【００２９】
図３は、この発明の実施の形態２に係る第１の態様である、裏面印刷処理を含む押釦スイッチ用カバー部材の断面図を示している。
【００３０】
図３に示した裏面印刷処理を含む押釦スイッチ用カバー部材４は、実施の形態１と同様にシリコーンゴム製基材１と樹脂製キートップ２とを用意し、樹脂製キートップ２の裏面に黒色インク（セイコーアドバンス（株）社製、商品名：ＣＡＶメイバン）により文字を印刷し、さらに、背景色となる白色べた印刷を重ねて印刷し、８０℃、３０分熱処理して乾燥し硬化させた。この処理によって、文字印刷層５とべた塗り状態の背景印刷層６が形成される。次に、この印刷層の接着剤による外観への影響を低減させるため、保護層（図示せず）として透光性の紫外線硬化型インク（帝国インク製造（株）製、商品名：ＵＶＰＡＬ）をべた印刷し紫外線を照射して硬化させた。
【００３１】
また、シリコーンゴム製基材１は、実施の形態１と同様に紫外線照射炉に入れて紫外線を照射し、その表面に表面改質されたシリコーンゴム表層１ａを形成する。
【００３２】
その後、文字印刷層５と背景印刷層６が形成された樹脂製キートップ２を、実施の形態１と同じ接着剤を使用してシリコーンゴム製基材１に接着し、シリコーンゴム製基材１の裏面より紫外線を照射し、接着剤３を硬化し一体化した。
【００３３】
なお、樹脂製キートップ２の表面又は裏面若しくは表面と裏面の両方に、文字、記号、数字、絵柄等を形成した図柄や、遮光部を設けて文字、記号、数字、絵柄等をくりぬいた図柄が形成されていてもよい。
【００３４】
樹脂製キートップ２への印刷に使用するインクは、樹脂との密着性が良好であればどのようなものでもよく、例えば、ポリエステル系、ウレタン系、アクリル系等のインクが例示され、主に、スクリーン印刷法にて形成されるが、これにこだわるものではない。印刷したインクを硬化させる手法としては、蒸発乾燥型、２液硬化型及び紫外線硬化型等から、適宜選択される。
【００３５】
なお、キートップをバックライティングにより照光させる場合は、光透過性のインクを使用するとよい。
【００３６】
図４は、この発明の実施の形態２に係る第２の態様である、コーティング層を含む押釦スイッチ用カバー部材の断面図を示している。
【００３７】
図４に示したコーティング層を含む押釦スイッチ用カバー部材４は、実施の形態２に係る第２の態様の図柄にコーティング層７を設けたものである。コーティング層７は透明樹脂によるコーティングが考えられるが、ホットスタンプ法、蒸着法若しくは樹脂メッキ法により、その外観を金属調としたものでもよい。
【００３８】
なお、コーティング層７がホットスタンプ法や蒸着法で形成された場合は、その耐久性向上のための保護層として透明樹脂によるコーティングを樹脂製キートップ２の表面に形成した方が好ましい。
【００３９】
図５は、この発明の実施の形態２に係る第３の態様である、フィルム一体型キートップを含む押釦スイッチ用カバー部材の断面図を示している。
【００４０】
図５に示したフィルム一体型キートップを含む押釦スイッチ用カバー部材４は、樹脂製キートップ２の表面や裏面にフィルム８を一体成形したものである。この場合、フィルム８の表面側若しくは裏面側又はその両面に必要に応じて文字記号等の印刷が施された印刷フィルム９を使用してもよい。
【００４１】
図６に、この発明の実施の形態２に係る第４の態様である、一部中空形状とした中空キートップを含む押釦スイッチ用カバー部材の断面図を示している。
【００４２】
図６に示した中空キートップを含む押釦スイッチ用カバー部材４は、樹脂製キートップ２を中実なものから中空なものに変更したものである。
【００４３】
つまり、樹脂製キートップ２の接触面側の形状は、接着のためには平坦な部分が必要であるが、必ずしも全面が平坦である必要はなく、軽量化等のために一部に中空部１０を形成としてもよい。
【００４４】
また、樹脂製キートップ２の表面に遮光層１１を設けて、その天面に文字、記号、数字、絵柄等をエッチング等によりくり抜いて、バックライトによる照明が漏れる表示部１２を形成してもよい。
【００４５】
以上に説明したように、この発明に係る押釦スイッチ用カバー部材４は、樹脂製キートップ２の種類によっていろいろな態様を取り得るものであるが、樹脂製キートップ２自体はその用途に応じて、規定の位置に１個から複数個配置される。個々の樹脂製キートップ２は独立していてもよいし、操作に支障のない範囲でお互いに連結されていてもよい。また、樹脂製キートップ２の外周部には、脱落や回転防止の為のフランジを形成してもよい。
【００４６】
以下、この発明に係る押釦スイッチ用カバー部材のシリコーンゴム製基材１と樹脂製キートップ２との接着機構について説明する。
【００４７】
図７に、この発明の実施の形態１及び２に係る押釦スイッチ用カバー部材のシランカップリング剤の効果の概念図を示す。
【００４８】
この発明の実施の形態１及び２で採用しているシランカップリング剤（信越化学工業（株）製、商品名：Ｘ−９３−７４５）１３は、接着剤３への溶解度が低いためシリコーンゴム製基材１の表面に集結し易くなる。
【００４９】
すなわち、この発明の実施の形態１及び２で用いた接着剤３では、エポキシ系シラン化合物とアミン系シラン化合物を添加した場合に、エポキシ系シラン化合物とアミン系シラン化合物との反応物１３は、その両者の付加反応により生成されるものであり（図７（ａ））、光硬化性樹脂１４との反応性が小さく、かつ分子量も大きくなることから、光硬化性樹脂１４内部にとどまることがなく、接着表面に存在し易くなるため（図７（ｂ））、カップリング効果が比較的長く持続すると考えられる。
【００５０】
樹脂又はウレタン系印刷インクと接着剤との接着機構としては、化学的には、ファンデルワールス力での接着であり、被着体表面に存在する−ＯＨ基と接着剤３の重合の際、アクリレートとのＯ−Ｈ−Ｏの水素結合（電子移動）すなわち親和力による結合と考えられる。
【００５１】
また、物理的には、アクリレートモノマーが被着面を侵食することにより、表面を荒らし、アンカー効果を発現するためと推定される。
【００５２】
シリコーンゴムとの接着機構としては、上記化学的機構と同様にシリコーンゴム表面への紫外線照射等による表面処理により、シラノール基（Ｓｉ−ＯＨ)が発生し、親和力による結合が発現する。また、シラン化合物を添加した場合は、その両者を結合させるカップリング効果を発現し、シリコーンゴムとの接着力が向上する。これは、シラン化合物が有機官能基（有機物である樹脂又はインクと結合し易い官能基）と加水分解官能基（シリコーンゴムの改質面と反応し易い「−ＯＨ基」）の両方を有するため、と考えられる。
【００５３】
以下、この発明に係る実施の形態の押釦スイッチ用部材の接着性能を確認するために行った試験例について説明する。
【００５４】
［試験例１］
実施の形態１に対応する図１に示した裏面印刷なしの樹脂製キートップのサンプルと、実施の形態２に対応する図３に示した裏面印刷ありの樹脂製キートップのサンプルとを、沸騰水中に３０分間投入する煮沸試験を実施し、接着力を評価した。また、温度６５℃、相対湿度９５％ＲＨ、試験時間２４０時間の条件で高温高湿試験を実施し、接着力を評価した。
【００５５】
表１は、煮沸試験と高温高湿試験による接着力の評価結果を示している。
【００５６】
ここで、従来の配合とは、紫外線硬化型接着剤(ケミテック（株）製、商品名：ケミシール５Ｘ８４５Ｃ）に、エポキシ系シラン化合物（信越化学工業（株）社製、商品名：ＫＢＭ−６０３）１ｗｔ％及びアミン系シラン化合物（信越化学工業（株）社製、商品名：ＫＢＭ−５１０３）１ｗｔ％を添加し接着剤としたものである。また、この試験で用いたシランカップリング剤としては、具体的には、アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシランと３−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシランの反応物２ｗｔ％を用いた。
【００５７】
結果として、樹脂製キートップ２とシリコーンゴム製基材１との接着力は十分なものであり、無理にはがそうとすると、シリコーンゴム製基材１が破れてしまった。また、煮沸したものと煮沸していないものとは同程度の接着力を保持していた。高温高湿試験後の接着力に著しい変化はなく、良好な接着力を保っていた。さらに、配合後の経過時間が１２時間までの範囲では、煮沸試験後及び高温高湿試験後の製品であっても実用上問題なく使用できることが確認できた。
【００５８】
【表１】

【００５９】
［試験例２］
次に、比較例として従来の配合を採用し、この発明に用いたシランカップリング剤を０ｗｔ％、０．５ｗｔ％、１．０ｗｔ％、２．０ｗｔ％、５．０ｗｔ％添加したものを実施例として、それぞれの添加量について実施の形態１に対応するサンプルを製作し、その接着力を評価した。
【００６０】
表２は、この発明に用いたシランカップリング剤の添加量による接着力の評価結果を示している。
【００６１】
【表２】

【００６２】
ここで、従来の配合とは、紫外線硬化型接着剤(ケミテック（株）製、商品名：ケミシール５Ｘ８４５Ｃ）に、エポキシ系シラン化合物（信越化学工業（株）社製、商品名：ＫＢＭ−６０３）１ｗｔ％及びアミン系シラン化合物（信越化学工業（株）社製、商品名：ＫＢＭ−５１０３）１ｗｔ％を添加し接着剤としたものである。
【００６３】
結果として、従来の配合のもの及びこの発明に用いたシランカップリング剤が０ｗｔ％に比べ、この発明に用いたシランカップリング剤を添加したもの（０．５ｗｔ％、１．０ｗｔ％、２．０ｗｔ％、５．０ｗｔ％）の接着力は、配合後の経過時間が１２時間までの範囲ではすべて良好なものであった。さらに、配合後の経過時間が２４時間までの範囲では、この発明に用いたシランカップリング剤を１．０ｗｔ％以上添加したものの接着力が良好であって実用上問題なく使用できることが確認できた。
【００６４】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、シリコーンゴム製基材と樹脂製キートップとを接着する接着剤の成分として、光硬化性樹脂１００重量部に、エポキシ系シラン化合物とアミン系シラン化合物との反応物を０．１ｗｔ％以上含む接着剤で接着しているので、従来のアミノシラン等のシラン化合物単体若しくはその混合物を添加した紫外線硬化型接着剤に比べ、接着性が良好であり、かつ、使用可能時間が長くなる。
【００６５】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の構成に加えて、接着剤に含まれるエポキシ系シラン化合物とアミン系シラン化合物との反応物が、アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシランと３−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシランとを含むものであるので、より接着性が良好で使用可能時間が長い接着性能が得られる。
【００６６】
請求項３に記載の発明によれば、シリコーンゴム製基材の樹脂製キートップとの接着面を短波長紫外線照射処理、プラズマ処理、コロナ放電処理、火炎処理から選ばれるいずれか一つの方法で表面処理した後、シリコーンゴム製基材と樹脂製キートップとを請求項１又は２に記載の接着剤により接着するので、光硬化性樹脂との反応性が小さく、接着表面に存在し易くなると同時に、接着剤のカップリング効果が比較的長く持続する接着が可能となる。したがって、より信頼性、生産性の高い押釦スイッチ用カバー部材を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係る押釦スイッチ用カバー部材の断面図である。
【図２】同実施の形態１に係る押釦スイッチ用カバー部材を示した図１の拡大図である。
【図３】同実施の形態２に係る第１の態様である、裏面印刷処理を含む押釦スイッチ用カバー部材の断面図を示している。
【図４】同実施の形態２に係る第２の態様である、コーティング層を含む押釦スイッチ用カバー部材の断面図を示している。
【図５】同実施の形態２に係る第３の態様である、フィルム一体型キートップを含む押釦スイッチ用カバー部材の断面図を示している。
【図６】同実施の形態２に係る第４の態様である、中空キートップを含む押釦スイッチ用カバー部材の断面図を示している。
【図７】同実施の形態１及び２に係る押釦スイッチ用カバー部材のシランカップリング剤の効果の概念図である
【図８】従来の押釦スイッチ用カバー部材における紫外線硬化型接着剤の接着機構の概念図である。
【図９】従来のシランカップリング剤の効果を示した概念図である。
【符号の説明】
１シリコーンゴム製基材
１ａ表面改質されたシリコーンゴム層
２樹脂製キートップ
３接着剤（光硬化型樹脂接着剤）
４押釦スイッチ用カバー部材
５文字印刷層
６背景印刷層
１３エポキシ系シラン化合物とアミン系シラン化合物の反応物
１４光硬化型樹脂

Claims

シリコーンゴム製基材と樹脂製キートップとを一体化した押釦スイッチ用カバー部材であって、前記シリコーンゴム製基材と前記樹脂製キートップとを接着する接着剤の成分として、光硬化性樹脂１００重量部に、エポキシ系シラン化合物とアミン系シラン化合物との反応物を０．１ｗｔ％以上含む接着剤で接着していることを特徴とする押釦スイッチ用カバー部材。
前記接着剤に含まれるエポキシ系シラン化合物とアミン系シラン化合物との反応物が、アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシランと３−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシランとを含むものであることを特徴とする請求項１に記載の押釦スイッチ用カバー部材。
シリコーンゴム製基材に樹脂製キートップを接着して押釦スイッチ用カバー部材を製造する方法であって、前記シリコーンゴム製基材の前記樹脂製キートップとの接着面を短波長紫外線照射処理、プラズマ処理、コロナ放電処理、火炎処理から選ばれるいずれか一つの方法で表面処理した後、前記シリコーンゴム製基材と前記樹脂製キートップとを請求項１又は２に記載の接着剤により接着することを特徴とする押釦スイッチ用カバー部材の製造方法。