JPH0877863A - キーパッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 優れた柔軟性及び耐クリープ性を有するキー
パッドを提供する。 【構成】 ソフトセグメントがポリエステル又はポリカ
ーボネートであるウレタン系熱可塑性エラストマーを主
成分とする弾性材料を成形した後に放射線照射をするこ
とにより得られるキーパッド１。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、柔軟性、耐クリープ性
に優れたキーパッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、押し釦用等のキーパッドは、加硫
ゴムを成形して作られている。このキーパッドは、例え
ば、テレビ、ビデオ等のリモートコントロール装置；電
話機、ファクシミリ等の操作部；電卓の入力操作キー；
パーソナルコンピューターのキーボード操作キー等の押
し釦のスプリング部に用いられている。

【０００３】押し釦用キーパッドの成形体の構造を図１
に示す。キーパッド１は、キートップ３及び１００〜１
５０μｍ程度のスカート部２からなる中空メーサ型弾性
体を有している。キーパッドの押し圧感覚及びクリック
感覚は、動作荷重によるこのスカート部２の変形、座屈
現象により発現される。

【０００４】キーパッド成形体の動作荷重測定から、図
２に示す応力−歪曲線が得られる。図中の各ピーク値を
それぞれＰ₁ 点、Ｐ₂ 点、Ｐ₃ 点、Ｐ₄ 点とすると、Ｐ
₁ 点は動作荷重の極大値である。エラストマーの素材特
性と動作荷重曲線の相関を見るためにキーパッド成形体
の形状を揃えたと仮定すると、この極大荷重Ｐ₁ 点は、
キーパッド素材の主に柔軟性を反映するものであると考
えることができ、この場合、一般に素材が柔軟であれば
Ｐ₁ 点値は小さくなり、硬ければＰ₁ 点値は大きくな
る。

【０００５】図２において、（Ｐ₁ −Ｐ₂ ）÷Ｐ₁ ×１
００（％）は一般的にクリック率（Ａ）と呼ばれる数値
である。明確な押し感覚及び良好なクリック感の発現に
は、クリック率（Ａ）は大きい方が好ましい。また、ス
イッチの復元では適度な弾力性を伴うことが望まれる。
そのためには（Ｐ₁ −Ｐ₄ ）÷Ｐ₁ ×１００（％）で示
されるクリック率（Ｂ）はより小さい方うが好ましい。
従って、明確なクリック感及び適度なスイッチの復元力
を得るには、大きなクリック率（Ａ）及び小さなクリッ
ク率（Ｂ）が求められ、そのためにはスカート部の座屈
変形が急激に起こることが必要になる。

【０００６】スカート部の急激な座屈変形は、キーパッ
ド成形体としてより柔軟な素材を用いること及びキーパ
ッドのスカート部と呼ばれる肉薄部分の肉厚をより薄い
設計とすることの少なくとも一種の方法を採用すること
で得られると考えられる。しかし、キーパッドのスカー
ト部を１００μｍ以下の超肉薄に設計することは、エラ
ストマー素材の材料強度及び成形加工に要求される精密
さの面から現実的ではないので、より柔軟な素材を用い
る方法を採るほうが望ましい。

【０００７】現在、押し釦用キーパッドの素材には、シ
リコーンゴム、天然ゴム、合成ゴム等が使われており、
特に、加硫ゴムの一種であるシリコーンゴムは、寸法安
定性、耐熱性及び価格競争力等に優れた特性を有するた
めに最も広く採用されている。しかし、シリコーンゴム
は、押し出し成形、射出成形等の高温での熱成形が不可
能であるために、押し釦用キーパッド製造過程ではプレ
ス成形にて加熱硬化を施す方法が採られており、その結
果、成形に要する時間が長くなる等の生産性での問題が
ある。

【０００８】一方、熱可塑性エラストマーは、押し出し
成形、射出成形等の高温での熱成形が可能である点、加
硫工程を必要としないため生産性、省エネルギー性、リ
サイクル性等に優れている点、常温では優れたゴム材料
として良好な物性を示す点等の理由から、押し釦用キー
パッドの素材としては有望である。しかし、一般に熱可
塑性エラストマーを成形して得た成形体は、加硫ゴムに
比べて柔軟性、耐クリープ性、高温での機械的物性が劣
る欠点を有している。

【０００９】近年、テレビ、ビデオ等のリモートコント
ロール装置；電話機、ファクシミリ等の操作部の押し釦
用キーパッドには、ポリエステル系熱可塑性エラストマ
ー等がシリコーンゴムの代替として用いられるようにな
っている。しかし、ポリエステル系熱可塑性エラストマ
ーは、例えば、市販材料で最も柔軟なものでもＪＩＳ−
Ａ硬度７５〜８０であり、その柔軟性には限界がある。
従って、より小さい動作荷重が要求される用途、例え
ば、リモートコントロール装置、電話機等の押し釦の中
でも比較的軽いタッチが求められるもの、電卓用の入力
操作キー、パーソナルコンピューターのキーボードの操
作キー等のより軽いタッチが求められるものに従来のポ
リエステル系熱可塑性エラストマーを採用することは不
適当である。

【００１０】特開平４−３５１８１３号公報には、ポリ
エステル系熱可塑性エラストマーを素材にしたキーパッ
ド成形品に放射線照射を行うことで耐熱性に優れたキー
パッドを製造する技術が開示されているが、この方法に
おいても素材の柔軟性が不足しているために軽いタッチ
感を実現することは困難であった。

【００１１】また、単に柔軟であるであるという条件を
満たすだけの熱可塑性エラストマーでは、キーパッドと
しての良好なクリック感を達成することができていなか
った。優れたゴム弾性を示す熱可塑性エラストマーを成
形して押し釦用キーパッドを製造する技術が、特開平４
−８３６１９号公報及び特開昭６４−３９３０に開示さ
れているが、いずれもシリコーンゴムを用いたキーパッ
ドに比べてクリック感の点に問題があった。

【００１２】また、特開昭６１−２１１９１９号公報に
は、ポリウレタンエラストマーを用い、形状を特定する
ことでキーパッドのクリック感を向上する技術が開示さ
れているが、この方法では形状が特定されるため、例え
ば、デザイン、外観等の自由度が少なく、クリック感も
十分に満足できる水準には達しなかった。

【００１３】従来、キーパッド用途に使用される熱可塑
性エラストマーには、軽いキータッチ感を得るための小
さな動作荷重極大値Ｐ₁ 、並びに、明確なクリック感を
得るための大きなクリック率（Ａ）及び小さなクリック
率（Ｂ）を備えたものがなく、現在、このような条件を
同時に満足する素材が強く求められている。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記に鑑
み、優れた柔軟性及び耐クリープ性を有するキーパッド
を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、材料に
ソフトセグメントがポリエステル又はポリカーボネート
であるウレタン系熱可塑性エラストマーを主成分とする
弾性材料を採用し、これを放射線照射をすることにより
キーパッドを得るところに存する。

【００１６】上記ウレタン系熱可塑性エラストマーは、
物理的架橋を担うハードセグメントとエントロピー弾性
を発現させるソフトセグメントからなるブロック共重合
体である。上記ハードセグメントは、二価以上のイソシ
アネート基を二以上有する化合物及びイソシアネートと
反応が可能な活性水素を有する官能基を二以上有する化
合物からなる。上記ソフトセグメントは、ポリエステ
ル、ポリエーテル、ポリカーボネート又は上記ポリマー
の共重合体からなる。上記ウレタン系熱可塑性エラスト
マーとしては特に限定されず、例えば、日本ミラクトラ
ン社製ミラクトラン、大日本インキ化学工業社製パンデ
ックス等が挙げられる。

【００１７】上記ウレタン系熱可塑性エラストマーは、
ソフトセグメントとしてポリエステル又はポリカーボネ
ートを用いる。放射線照射により一部分解が起こり、得
られた成形体の力学的物性が低下するので、ソフトセグ
メントとしてポリエーテルは好ましくない。

【００１８】上記ウレタン系熱可塑性エラストマーの分
子量は、５０００〜５０万が好ましい。分子量が５００
０未満であると成形体にした際の形状保持が困難であ
り、５０万を超えると流動性が低下し成形が困難にな
る。溶融性形成を失わない範囲でウレタン系熱可塑性エ
ラストマーの一部に化学架橋を導入することも可能であ
る。

【００１９】本発明で使用される放射線としては、例え
ば、電子線が挙げられる。上記電子線の照射量は、成形
体の形状にもよるが、０．１〜５０Ｍｒａｄ以下が好ま
しい。照射量が０．１Ｍｒａｄ未満であるとウレタン系
熱可塑性エラストマーの架橋度が上がらないために耐ク
リープ性等の力学的特性に問題が生じ、５０Ｍｒａｄを
超えるとポリマーが分解し力学的強度が損なわれゴム特
性において劣るものとなる。

【００２０】本発明で使用される弾性材料には主成分ウ
レタン系熱可塑性エラストマーのほか、架橋反応を促進
させるための架橋補助剤を予め配合しておくことかでき
る。上記架橋補助剤としては特に限定されず、例えば、
トリアリルシアネート、トリアリルイソシアヌレート、
トリメチロールプロパントリメタクリレート、トリメチ
ロールエタントリメタクリレート、トリメチロールプロ
パントリアクリレート、トリメチロールエタントリアク
リレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート
等の多官能性モノマー等を用いることができる。

【００２１】上記架橋補助剤の種類は、照射量により適
宜選択でき、添加量は、ウレタン系熱可塑性エラストマ
ー１００重量部に対して０．１〜１０重量部が好まし
い。０．１重量部未満であると架橋補助剤としての効果
が見られず、１０重量部を超えると架橋補助剤がブリー
ドするので、上記範囲が好ましい。

【００２２】上記弾性材料には、各種物性の改善を目的
として溶融成形ができる範囲で各種ゴム成分を併用する
ことができる。上記ゴム成分としては特に限定されず、
例えば、シリコーンゴム、ニトリルゴム、アクリルゴ
ム、フッ素ゴム、エチレン−プロピレン−ジエン三元共
重合ゴム、スチレンブタジエンゴム、ブチルゴム、イソ
プレンゴム、クロロプレンゴム、ブタジエンゴム、エピ
クロルヒドリンゴム、多硫化ゴム、天然ゴム等が挙げら
れる。

【００２３】上記ゴム成分の添加量は、ウレタン系熱可
塑性エラストマー１００重量部に対して２０〜７５重量
部が好ましい。２０重量部未満であるとゴム成分の効果
が見られず、７５重量部を超えると成形が困難になる。

【００２４】本発明のキーパッドは、弾性材料を溶融混
練した後、プレス成形、射出成形等で成形すればよい
が、予め押し出し成形等でシート状に成形しておき、次
いでこれを真空成形、圧縮成形で成形してもよい。上記
射出成形、押し出し成形の場合には、溶融混練を行わず
にドライブレンドによる配合により組成物を調製しても
よい。また、最終製品の必要に応じて２色成形法等を採
用してもよい。

【００２５】本発明のキーパッドは、特に、弾性材料を
中空メーサ型に成形した場合において有効である。上記
ウレタン系熱可塑性エラストマーを主成分とする弾性材
料を中空メーサ型に成形し、上記放射線照射を行うこと
で、軽い押し圧感及び良好なクリック感が得られ、同時
に、シリコーンゴム等の架橋ゴム以上の耐久性が得られ
キーパッドの打鍵耐久性は著しく向上する。

【００２６】

【作用】ウレタン系熱可塑性エラストマーは、常温では
ポリウレタンの水素結合が架橋部となり良好なゴム物性
が発現し、高温では水素結合が解離し溶融するために押
し出し成形及び射出成形が可能となる。ウレタン系熱可
塑性エラストマーを成形して得られる成形体は、良好な
ゴム物性を示し、柔軟性も熱可塑性エラストマーとして
は優れているが、例えば、シリコーンゴム、天然ゴム、
合成ゴム等の加硫ゴムの成形体と比較した場合、耐クリ
ープ性に劣るため加硫ゴムが用いられる用途への使用は
困難であった。

【００２７】本発明のキーパッドは、材料にソフトセグ
メントがポリエステル又はポリカーボネートであるウレ
タン系熱可塑性エラストマーを主成分とする弾性材料を
採用し、これを放射線照射することにより、キーパッド
に加硫ゴム以上の良好な耐クリープ性及び優れた柔軟性
を付与する。また、シリコーンゴム等の架橋ゴム以上の
耐久性も得られ、キーパッドの打鍵耐久性は著しく向上
する。

【００２８】本発明のキーパッドにおいて、軽い押し圧
感及び良好なクリック感が発現する理由は明確でない
が、ウレタン系熱可塑性エラストマーのソフトセグメン
トの架橋及びハードセグメントの一部の架橋に起因する
ハードセグメントの水素結合の緩和によると考えられ
る。また、キーパッドの打鍵耐久性の著しい向上は、材
料分子鎖間の一部が架橋されたことによると考えられ
る。

【００２９】

【実施例】以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説
明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるもの
ではない。

【００３０】実施例１ 攪拌機、温度計、ガス吹き込み口及び蒸留口を備えた内
容積１Ｌのガラス製フラスコにテレフタル酸ジメチル５
８ｇ（０．３ｍｏｌ）、イソフタル酸ジメチル８ｇ
（０．３ｍｏｌ）、アジピン酸ジメチル２４４ｇ（１．
４ｍｏｌ）、ブチレングリコール１８０ｇ（２．０ｍｏ
ｌ）、１，２−プロピレングリコール１５２ｇ（２．０
ｍｏｌ）、触媒として酢酸カルシウム０．２ｇ及び二酸
化ゲルマニウム０．２ｇを加えた。フラスコ内を窒素で
置換した後、フラスコ内を昇温して１８０℃で２時間反
応させた。反応とともにフラスコからメタノールが留出
した。フラスコを更に２４０℃まで昇温し、この状態で
１０分反応させた。

【００３１】次に蒸留口を真空管につなぎ、フラスコ内
を１０ｍｍＨｇに減圧した状態で１０分反応させた。反
応とともにグリコールが留去し、放冷後、生成したポリ
エステルを取り出した。生成したポリエステルオリゴマ
ーのＴｇは−１２．０℃、末端水酸基定量で測定した数
平均分子量は１０００であった。

【００３２】上記のフラスコに、得られたポリエステル
オリゴマー２００ｇ（０．２ｍｏｌ）、４，４′−ジフ
ェニルメタンジイソシアネート９０ｇ（０．３６ｍｏ
ｌ）、ブチレングリコール１４．４ｇ（０．１６ｍｏ
ｌ）及び触媒としてジブチル錫ジラウリレート少量を加
え１５０℃で１時間反応させた。生成したウレタン系熱
可塑性エラストマーのゲルパーミエーションクロマトグ
ラフによる数平均分子量は、ポリスチレン換算で１２２
０００であった。

【００３３】以上のように合成したウレタン系熱可塑性
エラストマーのペレット状樹脂サンプルを７０℃、３時
間で乾燥した後、射出成形によりＪＩＳ Ｋ ６３０１
に準拠して３号ダンベルサンプル及び図１に表されるキ
ーパッドに成形した。上記射出成形では射出成形機に東
芝機械社製ＥＰＮ−ＩＳ３０（３０ｔ）を用い、成形温
度はシリンダー１８０℃、ノズル１６５℃、金型２０℃
とした。

【００３４】成形した３号ダンベルサンプルに５Ｍｒａ
ｄの電子線照射を行い、ＪＩＳ Ｋ６３０１に準拠して
永久伸びの評価を行った。その結果を表１に示した。キ
ーパッド成形品にも同様に５Ｍｒａｄの電子線照射を行
い、アイコーエンジニアリング社製微小荷重測定器（Ｍ
ＯＤＥＬ１３０５Ｄ）を用いて動作荷重の測定を行っ
た。その結果を表２に示した。キーパッド成形品の打鍵
耐久性は、６０℃の恒温漕内で上記荷重測定器を用い、
キーパッド成形品の押し釦部に１回当たり１ｋｇｆの力
を３ｍｍのストローク、作用速度２０ｒｐｍ、押圧時１
秒停止で作用させ評価を行った。耐久テスト回数は２万
回とし、この時のＰ₁ の保持率を表２に示した。

【００３５】実施例２ 電子線照射量を２０Ｍｒａｄにしたこと以外は、実施例
１と同様にして行った。結果を表１及び表２に示した。

【００３６】実施例３ ウレタン系熱可塑性エラストマー１００重量部に対して
架橋補助剤としてトリアリルイソシアヌレート３重量部
を配合し、電子線照射量を０．５Ｍｒａｄにしたこと以
外は、実施例１と同様にして行った。結果を表１及び表
２に示した。

【００３７】実施例４ 実施例１と同様のフラスコに、ネオペンチルグリコール
及びアジピン酸を構成成分とする武田薬品工業社製ＸＵ
−２５０８（数平均分子量８００）ポリエステルオリゴ
マー１６０ｇ（０．２ｍｏｌ）、ヘキサメチレンジイソ
シアネート４７．１ｇ（０．２８ｍｏｌ）、ブチレング
リコール７．２ｇ（０．０８ｍｏｌ）、溶媒としてジメ
チルホルムアミド（ＤＭＦ）２００ｍｌ、触媒としてジ
ブチル錫ジラウリレート少量を加え１２０℃で２時間反
応させた。ＤＭＦを減圧除去して透明な固体を得た。生
成したウレタン系熱可塑性エラストマーのゲルパーミエ
ーションクロマトグラフによる数平均分子量は、ポリス
チレン換算で５８０００であった。

【００３８】上記条件で生成したウレタン系熱可塑性エ
ラストマーを用い、電子照射量を１Ｍｒａｄにしたこと
以外は、実施例１と同様にして行った。結果を表１及び
表２に示した。

【００３９】実施例５ ソフトセグメントがポリエステルであるウレタン系熱可
塑性エラストマー日本ミラクトラン社製ミラクトランＥ
１８０を用い、ウレタン系熱可塑性エラストマー１００
重量部に対して架橋補助剤トリアリルイソシアヌレート
５重量部を配合したこと以外は、実施例４と同様にして
行った。結果を表１及び表２に示した。

【００４０】実施例６ ソフトセグメントがポリカーボネートであるウレタン系
熱可塑性エラストマー日本ミラクトラン社製ミラクトラ
ンＥ５８０を用い、ウレタン系熱可塑性エラストマー１
００重量部に対して架橋補助剤トリアリルイソシアヌレ
ート５重量部を配合したこと以外は、実施例４と同様に
して行った。結果を表１及び表２に示した。

【００４１】比較例１ 電子線照射量を０．０１Ｍｒａｄにしたこと以外は、実
施例１と同様にして行った。結果を表１及び表２に示し
た。 比較例２ 電子線照射量を６０Ｍｒａｄにしたこと以外は、実施例
１と同様にして行った。成形されたキーパッドは分解の
ため強度が不足し、ボタンとしての機能を成さなかっ
た。結果を表１及び表２に示した。 比較例３ ウレタン系熱可塑性エラストマーの代わりにポリエステ
ル系熱可塑性エラストマー東レ・デュポン社製ハイトレ
ル４０４７を用い、電子線照射量を１０Ｍｒａｄにした
こと、成形温度をシリンダー２４０℃、ノズル２２０
℃、金型２０℃にしたこと以外は、実施例３と同様にし
て行った。結果を表１及び表２に示した。

【００４２】

【表１】

【００４３】

【表２】

【００４４】

【発明の効果】本発明のキーパッド製造法は上述の構成
よりなるので、柔軟性及び耐クリープ性に優れており、
軽いキータッチ感及び明確なクリック感を持っているの
で、より小さな動作荷重が要求されるキーパッド、例え
ば、リモートコントロール装置、パーソナルコンピュー
ターのキーボードの操作キー及び電卓用の入力操作キー
等に好適に利用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のキーパッドのうち中空メーサ型の断面
図。

【図２】キーパッドの動作荷重の変化を示す図。縦軸は
動作荷重を、横軸はストロークを表す。

【符号の説明】 １ キーパッド ２ スカート部 ３ キートップ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ソフトセグメントがポリエステル又はポ
   リカーボネートであるウレタン系熱可塑性エラストマー
   を主成分とする弾性材料を成形した後に放射線照射をす
   ることにより得られることを特徴とするキーパッド。
2. 【請求項２】 弾性材料を中空メーサ型に成形した後、
   放射線照射をすることにより得られる請求項１記載のキ
   ーパッド。