JP5220454B2 - 静電容量スイッチ付きインサートシートおよび静電容量スイッチ付き成形品の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、静電容量スイッチ付き成形品を製造するための静電容量スイッチ付きインサートシートおよび静電容量スイッチ付き成形品の製造方法に関する。
従来、家電製品、音響機器、自動車のインジケータなどの表示パネルやキーボタンなどに用いられるスイッチの一つに静電容量スイッチがある。静電容量スイッチは、内部に備える電極に例えば指などの被検知物体が近づくと電極の静電容量が変化する現象を利用してスイッチのＯＮとＯＦＦを切り替えるためのスイッチ部の働きをするものである。静電容量スイッチは電極の静電容量の変化を検出するための検出回路に接続され、検出回路は各種装置の作動を制御するための制御手段に接続される。静電容量スイッチとしては、例えば基体シート１０２にＩＴＯ（酸化インジウムスズ）膜１０３が電極として形成された静電容量スイッチ付きシート１０１がある（図５参照）。
しかし、この静電容量スイッチ付きシート１０１を金型内にセットし成形樹脂を注入して成形樹脂と接着させるインサート成形を行うと、伸び性に欠けるＩＴＯ膜１０３は金型キャビティ面への密着に伴う基体シート１０２の形状変化に追従できず砕けてしまう。したがって、三次元形状を具備するインサート成形品には静電容量スイッチの機能が得られないという問題があった。
本発明はインサート成形に使用しても静電容量スイッチの機能を得るための静電容量スイッチ付きインサートシートおよび静電容量スイッチ付き成形品の製造方法を提供することを目的とする。
本発明は前記目的を達成するため、以下のような特徴を備える。
本発明の静電容量スイッチ付きインサートシートは、金型内に配置し成形樹脂の表面と接着することによって三次元形状を具備する静電容量スイッチ付き成形品を形成するための静電容量スイッチ付きインサートシートであって、基体シートと、静電容量を検知する電極及び給電線として前記基体シートの片側に形成されたＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを含有する導電性インキ層とを備える。
また、上記の発明において、基体シートの導電性インキ層が形成された側に、加飾層がさらに形成されてもよい。
本発明の静電容量スイッチ付き成形品の製造方法は、上記の発明の静電容量スイッチ付きインサートシートを、導電性インキ層が形成されていない基体シートの面が金型キャビティに面するように金型内に配置する工程と、型閉じして金型内に成形樹脂を流し込み、冷却固化する工程と、型開きして三次元形状を具備する静電容量スイッチ付き成形品を取り出す工程とをとを備える。
本発明の静電容量スイッチ付きインサートシートによると、導電性インキ層は伸び性があり、金型キャビティ面への密着に伴う基体シートの形状変化に追従できる。したがって、三次元形状を具備する静電容量スイッチ付き成形品に静電容量スイッチの機能を設けることができる。
また、本発明の静電容量スイッチ付きインサートシートによると、導電性インキ層を透明にでき、透明窓部に静電容量スイッチを配置することができる。また、導電性インキ層がＩＴＯ膜より抵抗値が低いので、導電性インキ層に給電線の機能を持たせることができる。
また、本発明の静電容量スイッチ付きインサートシートによると、加飾層を備えることができるので、静電容量スイッチ付き成形品に加飾をすることができる。
本発明の静電容量スイッチ付き成形品の製造方法によると、金型キャビティに三次元形状を形成できるので、三次元形状を具備する静電容量スイッチ付き成形品を得ることができる。
図面を参照しながらこの発明の実施の形態について詳しく説明する。
図１は、本発明の静電容量スイッチ付きインサートシートの断面図および平面図である。図２は、インサート法により本発明の静電容量スイッチ付き成形品を製造する工程を示す断面図である。図３は、本発明の静電容量スイッチ付き成形品の製造方法によって形成された静電容量スイッチ付き成形品の断面図および斜視図である。図４は、本発明の静電容量スイッチ付き成形品の製造方法によって形成された他の静電容量スイッチ付き成形品の斜視図である。図５は、従来の静電容量スイッチ付きシートを示す断面図である。
まず、本発明の静電容量スイッチ付きインサートシート１について説明する。
静電容量スイッチ付きインサートシート１は、後述するインサート法によって、金型内に配置し成形樹脂２２の表面と接着することによって静電容量スイッチ付き成形品１１を形成するためのものである。静電容量スイッチ付きインサートシート１は基体シート２と、静電容量を検知する電極として基体シート２の面の片側に導電性インキ層３とを少なくとも備えたものである（図１（ａ）参照）。
基体シート２としては、ポリエステル系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ナイロン樹脂、ビニロン樹脂、アセテート樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアクリル系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂などのプラスチックシートを使用することができる。基体シート２の厚さとしては、１０〜５００μｍのものを使用するとよい。成形樹脂２２と基体シート２とを接着する際、両者の密着性は成形時の熱による融着で得られるが、さらに密着性を向上させるために、予めシートの接着面に表面処理をおこなっておいてもよい。その密着性を向上させる表面処理には、例えばＵＶ処理、コロナ放電処理、プラズマ放電処理、火炎処理、サンディングなどの粗面化処理などが挙げられる。また、成形樹脂７との密着性向上のために後述する接着層７を別途設けてもよい。
導電性インキ層３は静電容量を検知する電極４を形成する。導電性インキ層３としては、例えばカーボンや銀を含有するインキを使用することもできるが、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（ポリエチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルフォン酸）を含有するインキを使用するのが好ましい。ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを含有するインキは透明とすることができ、後述の加飾層６が形成される部分だけでなく透明窓部８にも電極４を配置することができるからである（図１参照）。また、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを含有するインキは抵抗値を低くできるので、導電性インキ層３によって電極４だけでなく給電線５を形成することもできる（図１参照）。なお、給電線５は製品外部で露出するようにしてもよいし（図３参照）、製品内部に成形樹脂２２が形成されない領域を設けてその部分で給電線５を露出させてもよい（図示せず）。
導電性インキ層３の形成方法としては、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、オフセット印刷法などの通常の印刷法などを用いるとよい。導電性インキ層３の厚さとしては、１〜５０μｍとするのが好ましい。厚さが１μｍに満たないと給電線の断線の恐れが生じ、５０μｍを超えると青みがかかって透明性が悪くなってしまうからである。
また、加飾層６を形成してもよい。加飾層６は例えば文字や図柄として形成でき、また透明窓部８の周囲の枠としても形成できる（図１参照）。加飾層６は基体シート２の導電性インキ層３が形成された側に形成すればよい。加飾層６の材質としては、ポリビニル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリビニルアセタール系樹脂、ポリエステルウレタン系樹脂、セルロースエステル系樹脂、アルキド樹脂などの樹脂をバインダーとし、適切な色の顔料または染料を着色剤として含有する着色インキを用いるとよい。加飾層６の形成方法としては、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、オフセット印刷法などの通常の印刷法などを用いるとよい。加飾層６の厚さとしては、１〜３０μｍが好ましい。
また、接着層７を必要に応じて形成してもよい。接着層７は基体シート２の導電性インキ層３が形成された側の最表面に形成すればよい。接着層７はインサート法により静電容量スイッチ付きインサートシート１を樹脂成形品２２の表面に接着させるための層である。樹脂成形品２２の材質がポリアクリル系樹脂の場合は、接着層７の材質としてポリアクリル系樹脂を用いるとよい。また、樹脂成形品２２の材質がポリフェニレンオキシド・ポリスチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、スチレン共重合体系樹脂、ポリスチレン系ブレンド樹脂の場合は、これらの樹脂と親和性のあるポリアクリル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリアミド系樹脂などを、接着層７の材質として使用すればよい。接着層７の形成方法としては、グラビアコート法、ロールコート法、コンマコート法などのコーティングや、グラビア印刷、スクリーン印刷法などを用いるとよい。接着層７の乾燥膜厚は、１〜５μｍとするのが一般的である。
上記の構成である静電容量スイッチ付きインサートシート１をインサート法により成形樹脂２２の表面と接着して静電容量スイッチ付き成形品１１を形成する方法を説明する。
成形樹脂２２としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ（メタ）アクリレート系樹脂、アクリル系樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリイミド樹脂等の公知の熱可塑性樹脂がいずれも使用できる。これらの樹脂は単独あるいは２種以上を混合して使用することも可能である。
インサート法によって、静電容量スイッチ付きインサートシート１を成形樹脂２２の表面と接着するには次のようにして行う（図２参照、但し加飾層６および接着層７は省略）。まず、静電容量スイッチ付きインサートシート１を導電性インキ層が形成されていない基体シートの面が金型キャビティに面するように、可動型と固定型とからなる樹脂成形用の金型２１内に配置する。その際、静電容量スイッチ付きインサートシート１を枚葉のシートとして１枚ずつ送り込んでもよいし、長尺のシートとして必要部分を間欠的に送り込んでもよい。枚葉のシートとする場合、予め金型キャビティ面の三次元形状に沿うように予備成形してもよい。長尺のシートと場合、位置決め機構を有する送り装置を使用して、長尺のシートと金型２１との見当が一致するようにするとよい。また、長尺のシートを間欠的に送り込む際に、シートの位置をセンサーで検出した後にシートを可動型と固定型とで固定するようにしてもよい。
静電容量スイッチ付きインサートシート１を金型２１内に配置した後、型閉じする（図２（ａ）参照）。次いで金型内に成形樹脂２２を流し込み、冷却固化する（図２（ｂ）参照）。最後に金型２１を開いて成形樹脂２２の表面に静電容量スイッチ付きインサートシート１が接着された静電容量スイッチ付き成形品１１を取り出す（図２（ｃ）参照）。こうして静電容量スイッチ付き成形品１１が得られる（図３（ａ）、（ｂ）参照）。静電容量スイッチ付き成形品１１は、透明窓部８より大きく形成された1つの電極４が透明窓部８の全体を覆うようにできる。また、検出回路と接続しやすいように給電線５の端部が表面に露出するようにできる。
また、電極４の別態様として、電極４を透明窓部８より小さくして透明窓部内に複数配置することもできる。電極４を複数配置すると複雑な動作を制御することができて好適である（図４参照）。
厚さ１５０μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムを基体シート２とし、次いで、加飾層６、電極４および給電線５として導電性インキ層３、接着層７を順次グラビア印刷法により積層形成して、静電容量スイッチ付きインサートシート１を得た（図１参照）。加飾層６はアクリル系樹脂からなるインキ、導電性インキ層３はＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを含有する透明インキ、接着層７は塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体系樹脂からなるインキを用いた。
次いで、このようにして得た静電容量スイッチ付きインサートシート１を、導電性インキ層３が形成されていない基体シート２の面が金型キャビティに面するように金型内に配置し、型閉じして金型内に成形樹脂２２を流し込み、冷却固化した後、型開きして静電容量スイッチ付き成形品１１であるスイッチボタンを得た（図２参照）。
このようにして得た静電容量スイッチ付き成形品１１であるスイッチボタンは、三次元形状を具備しながら静電容量スイッチの機能が設けられ、透明窓部に静電容量スイッチが配置され、導電性インキ層に給電線の機能を備え、加飾がなされたものであった（図３参照）。
１ 静電容量スイッチ付きインサートシート
２ 基体シート
３ 導電性インキ層
４ 電極
５ 給電線
６ 加飾層
７ 接着層
８ 透明窓部
１１ 静電容量スイッチ付き成形品
２１ 金型
２２ 成形樹脂
１０１ 静電容量スイッチ付きシート
１０２ 基体シート
１０３ ＩＴＯ膜
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１１ 静電容量スイッチ付き成形品
２１ 金型
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１０１ 静電容量スイッチ付きシート
１０２ 基体シート
１０３ ＩＴＯ膜
Claims (3)
- 金型内に配置し成形樹脂の表面と接着することによって三次元形状を具備する静電容量スイッチ付き成形品を形成するための静電容量スイッチ付きインサートシートであって、
基体シートと、
静電容量を検知する電極及び給電線として前記基体シートの片側に形成されたＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを含有する導電性インキ層とを備えた静電容量スイッチ付きインサートシート。 - 基体シートの導電性インキ層が形成された側に、加飾層がさらに形成された請求項１に記載の静電容量スイッチ付きインサートシート。
- 請求項１または２のいずれかに記載の静電容量スイッチ付きインサートシートを、導電性インキ層が形成されていない基体シートの面が金型キャビティに面するように金型内に配置する工程と、
型閉じして金型内に成形樹脂を流し込み、冷却固化する工程と、
型開きして三次元形状を具備する静電容量スイッチ付き成形品を取り出す工程とを備えた静電容量スイッチ付き成形品の製造方法。
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