(57)【要約】【課題】季節や天候によって変動のない、安定したシリコーン弾性部材であるベース部材の接着面の安定した表面改質効果が得られる表面改質用紫外線照射装置と、この表面改質用紫外線照射装置を使用した押釦スイッチ用部材の製造方法を提供する。【解決手段】遮蔽室６には酸素を含有した気体を供給する吸気口１０と遮蔽室６内の気体を排気する排気口１１とを有し、吸気口１０からは相対湿度が３０％以下である空気を供給する表面改質用の紫外線照射装置８を使用し、キートップ３を接着するベース部材２の接着面９に短波長の紫外線を照射して接着面９の改質処理を行い、この改質処理を行った接着面９に紫外線硬化型接着剤４を塗布してベース部材２とキートップ３とを貼り合わせる。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコーン弾性部材を外気と遮断した状態で収容する遮蔽室と、前記シリコーン弾性部材に紫外線を照射する紫外線照射ランプとを有する表面改質用紫外線照射装置であって、前記遮蔽室には酸素を含有した気体を供給する吸気口と前記遮蔽室内の気体を排気する排気口とを有し、前記吸気口からは相対湿度が３０％以下である空気を供給するようにしたことを特徴とする表面改質用紫外線照射装置。
【請求項２】
前記酸素を含有した気体が相対湿度が０％の乾き空気であることを特徴とする請求項１に記載の表面改質用紫外線照射装置。
【請求項３】
前記酸素を含有した気体が酸素ガスであることを特徴とする請求項１に記載の表面改質用紫外線照射装置。
【請求項４】
シリコーン弾性部材であるベース部材に樹脂成形品であるキートップを一体化する押釦スイッチ用部材の製造方法であって、請求項１乃至３のいずれかの表面改質用紫外線照射装置を使用して、前記キートップを接着する前記ベース部材の接着面に短波長の紫外線を照射して接着面の改質処理を行い、該改質処理を行った接着面に紫外線硬化型接着剤を塗布し、該紫外線硬化型接着剤の上に樹脂成形品であるキートップを貼り合わせ、前記紫外線硬化型接着剤に長波長の紫外線を照射して前記紫外線硬化型接着剤を硬化させるようにしたことを特徴とする押釦スイッチ用部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、携帯電話、自動車電話等の移動体通信機器、家庭用電話、計測機器類、車載用スイッチ、リモコン、或いは電子手帳、パーソナルコンピュータのデータ入力装置等の各種電気・電子機器のスイッチ装置に用いられる押釦スイッチ用部材の製造方法に関するものである。
【０００２】
より詳しくは、シリコーンゴムやシリコーン樹脂等のシリコーン弾性部材からなるベース部材と樹脂成形品のキートップとを接着する際に使用する接着面の表面改質用紫外線照射装置と、この表面改質用紫外線照射装置を使用した押釦スイッチ用部材の製造法に関するものである。
【０００３】
【従来の技術】
従来より、押釦スイッチ用部材のベース部材には、耐寒性、耐熱性、耐候性、精密成形性、電気絶縁性が良好であること、及びキートップの操作時に指に良好なクリック感を与えることができるといった特性を有することから、シリコーンゴムやシリコーン樹脂等のシリコーン弾性部材が多用されている。
【０００４】
しかしながら、シリコーン弾性部材は樹脂成形品との接着性に乏しいため、そのままでは実用上必要とする接着強度が不足するため、紫外線、コロナ放電、火炎或いはプラズマ等を用いてシリコーン弾性部材の表面を改質処理をして接着強度を上げることが一般に行われていた。
【０００５】
そこで、シリコーン弾性部材であるベース部材の表面を改質処理して樹脂成形品であるキートップとの接着強度を上げる手段を採用しているものとしては、ベース部材の表面の接着面に紫外線を照射し、この紫外線を照射した接着面に、プライマーを塗布し、このプライマーの上に紫外線硬化型接着剤の接着剤層を形成し、この接着剤層の上にキートップを貼り合わせ、接着剤層に紫外線を照射して接着剤層を硬化させるようにした押釦スイッチ用部材の製造方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
この従来の技術では、接着剤に紫外線硬化型接着剤を使用することで、接着剤硬化工程での処理時間を短縮することが可能となり、ひいては、押釦スイッチ用部材の製造時間を短縮することができるといった利点を有している。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−８６６６７号公報（第３図）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、紫外線を使用したシリコーン弾性部材の表面改質工程において、紫外線照射装置内に存在する水分により紫外線エネルギーの一部が吸収されてしまい、紫外線エネルギーのロスを生じ、紫外線照射装置内の活性酸素濃度が低下することから、改質効果が不十分なものとなり、結果として、後工程の紫外線硬化型接着剤によるベース部材とキートップとを貼り合わせた際の接着強度が不足するということがあった。
【０００９】
具体的には、日本では夏場の空気中の相対湿度は７０〜８０％程度と高く、冬場は１０〜２０％程度と低いため、シリコーン弾性部材であるベース部材の表面改質効果が季節によって変動することとなる。また、季節が同じでも雨の日と晴れの日とで空気中の相対湿度が変わるから、シリコーン弾性部材であるベース部材の表面改質効果が天候によっても変動することとなる。
【００１０】
そこで、この発明は、以上のような従来の問題点に鑑み、季節や天候によって変動のない、シリコーン弾性部材であるベース部材の接着面の安定した表面改質効果が得られる表面改質用紫外線照射装置と、この表面改質用紫外線照射装置を使用した押釦スイッチ用部材の製造方法を提供することを課題としている。
【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に記載に係る表面改質用紫外線照射装置の発明は、シリコーン弾性部材を外気と遮断した状態で収容する遮蔽室と、前記シリコーン弾性部材に紫外線を照射する紫外線照射ランプとを有する表面改質用紫外線照射装置であって、前記遮蔽室には酸素を含有した気体を供給する吸気口と前記遮蔽室内の気体を排気する排気口とを有し、前記吸気口からは相対湿度が３０％以下である空気を供給するようにしたことを特徴としている。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１の構成に加えて、前記酸素を含有した気体が相対湿度が０％の乾き空気であることを特徴としている。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１の構成に加えて、前記酸素を含有した気体が酸素ガスであることを特徴としている。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、シリコーン弾性部材からなるベース部材に樹脂成形品であるキートップを一体化する押釦スイッチ用部材の製造方法であって、請求項１乃至３のいずれかの表面改質用紫外線照射装置を使用して、前記キートップを接着する前記ベース部材の接着面に短波長の紫外線を照射して接着面の改質処理を行い、該改質処理を行った接着面に紫外線硬化型接着剤を塗布し、該紫外線硬化型接着剤の上に樹脂成形品であるキートップを貼り合わせ、前記紫外線硬化型接着剤に長波長の紫外線を照射して前記紫外線硬化型接着剤を硬化させるようにしたことを特徴としている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について、図１及び図２によって説明する。
【００１５】
図１は、この発明の実施の形態に係る押釦スイッチ用部材の製造方法を示した一部分解の要部断面図である。
【００１６】
図２は、この発明の実施の形態に係る押釦スイッチ用部材の製造方法に使用する紫外線照射装置の模式図である。
【００１７】
押釦スイッチ用部材１は、シリコーンゴム又はシリコーン樹脂等のシリコーン弾性部材からなるベース部材２に、樹脂成形品であるキートップ３を紫外線硬化型接着剤４を介して一体化している。
【００１８】
ベース部材２は、キートップ３の押圧操作に応じて下降し、押圧操作を解除したときにベース部材２の一部である薄肉部５の弾性変形により元の位置に復帰できるようになっている。また、キートップ３には、指に触れた場合の感触がよく、外観から感じられる質感が高級なイメージを与えることができる、硬質樹脂材料を使用するとよい。
【００１９】
このような押釦スイッチ用部材１を製造するには、まず、シリコーン弾性部材であるベース部材２を外気と遮断した状態で収容することのできる遮蔽室６と、ベース部材２に紫外線を照射する紫外線照射ランプ７とを有する紫外線照射装置８を使用して、キートップ３を接着するベース部材２の表面の接着面９に波長が１８４．９ｎｍ及び２５３．７ｎｍである短波長の紫外線を照射して接着面９に付着している油分や汚れを分解洗浄して接着性を向上させた接着適正を付与する表面改質処理を行う。
【００２０】
この際、紫外線照射装置８では、波長が１８４．９ｎｍの紫外線の酸素吸収によるオゾン生成、波長が２５３．７ｎｍの紫外線のオゾン吸収によるオゾン分解及び活性酸素（Ｏ）の生成、波長が１８４．９ｎｍ及び２５３．７ｎｍの紫外線によるシリコーン弾性部材であるベース部材２の接着面９の化学結合の分解、分解されたシリコーン弾性部材であるベース部材２の接着面９の酸素（Ｏ２）、活性酸素（Ｏ）による酸化等が行われ、その結果、水酸（ＯＨ）基、カーボキシル（ＣＯＯＨ）基等の活性基が生成される。同時に、ベース部材２の接着面９に微細な凹凸が形成されることになる。
【００２１】
ただし、夏場や雨の日には空気中の相対湿度が高くなるため、紫外線照射装置８の遮蔽室６の中に外気をそのまま供給すると、空気中に含まれている水蒸気（Ｈ２Ｏ）が紫外線を吸収してしまうため、シリコーン弾性部材であるベース部材２の接着面９の化学結合の分解が不十分となり、僅かに分解されたシリコーン弾性部材であるベース部材２の接着面９の酸素（Ｏ２）、活性酸素（Ｏ）による酸化が不十分となる。また、空気中に含まれている水蒸気（Ｈ２Ｏ）がシリコーン弾性部材であるベース部材２の接着面９の水酸（ＯＨ）基と結合してしまうため、ベース部材２の接着面９と紫外線硬化型接着剤４との結合が不十分となり、結果として、ベース部材２とキートップ３との十分な接着強度が得られないといった不具合が生じる。
【００２２】
そのため、この発明に係る押釦スイッチ用部材の製造方法に使用する紫外線照射装置８では、後述した試験結果を踏まえて、遮蔽室６の吸気口１０から相対湿度を３０％以下に調整した酸素（Ｏ２）を含有した気体を供給し、排気口１１から遮蔽室６内の使用済みの気体を排気するようにしている。
【００２３】
ここで、相対湿度が３０％以下である酸素（Ｏ２）を含有した気体としては、相対湿度が３０％以下の空気の他、酸素（Ｏ２）ガス単体でもよい。酸素（Ｏ２）を含有した気体の相対湿度が３０％を超えると水蒸気が紫外線を吸収する量が多くなり過ぎ、ベース部材２の接着面９と紫外線硬化型接着剤４との結合が不十分となるため好ましくない。また、ベース部材２の接着面９の水酸（ＯＨ）基と空気中の水蒸気（Ｈ２Ｏ）が結合して、接着に有効な活性基を妨害することとなり接着性能を低下させるため好ましくない。
【００２４】
酸素（Ｏ２）を含有した気体の相対湿度が１０％以下であることがより好ましい。理想的には、水蒸気がまったくない相対湿度が０％の「乾き空気」や酸素（Ｏ２）ガス単体が望ましい。
【００２５】
遮蔽室６の吸気口１０から相対湿度を３０％以下に調整した酸素（Ｏ２）を含有した気体を供給することで、紫外線照射装置８内には僅かな水蒸気（Ｈ２Ｏ）のみが存在するものの、紫外線エネルギーのロスや活性基が妨害されることがほとんどなくなるから、外気の状況の影響を直接受けることがなくなり表面改質効果が安定する。
【００２６】
相対湿度が３０％以下の空気を紫外線照射装置８に供給するには、例えば、従来の送風機から排出される空気を吸気口１０に搬送する搬送路の途中にシリカゲル等の吸湿剤を含んだミストセパレータを設けるか、従来の送風機に代えて熱風乾燥機から排出される空気を使用すればよい。
【００２７】
なお、表面改質処理に使用される紫外線照射ランプ７には、波長が２５３．７ｎｍの紫外線が９０％程度、波長が１８４．９ｎｍの紫外線が数％放射される汎用の低圧水銀ランプを使用することができる。
【００２８】
次に、相対湿度を３０％以下に調整した酸素（Ｏ２）を含有した気体を遮蔽室６の吸気口１０から供給して、改質処理が済んだベース部材２の接着面９の上に、紫外線硬化型接着剤を塗布して接着剤層４を形成する。
【００２９】
次に、紫外線硬化型接着剤の接着剤層４の上に、予め別途成形した硬質樹脂成形品であるキートップ３を載せて貼り合わせる。
【００３０】
キートップ３としては、透光性を有するアクリル系、メタクリル系、ポリエステル系又はポリカーボネート系等の熱可塑性樹脂で所望の形状に射出成形されたものを使用し、その底面には文字、数字、記号、図柄等からなるキートップ３の機能を表す印刷層１２を形成する。これにより、ベース部材２の内部に配置される発光体（図示せず）からの光がキートップ３の天面まで透過することで、キートップ３の文字、数字、記号、図柄等の模様が浮き上がって見える照光式の押釦スイッチが実現される。この場合には、当然にベース部材２と接着剤層４も透光性を有するもので構成することになる。
【００３１】
紫外線硬化型接着剤の接着剤層４とキートップ３とを貼り合わせた後、紫外線硬化型接着剤に波長が３００〜４５０ｎｍの長波長の紫外線を照射すると、紫外線硬化型接着剤が紫外線エネルギーを吸収して光重合反応を起こして硬化することで、ベース部材２とキートップ３とが一体化された押釦スイッチ用部材１が完成する。
【００３２】
以上のような製造方法を採用することで、接着面９には外気の影響を受けずに季節や天候によって変動のない、安定した接着適正が付与されるから、従来のように、接着面９に有機シラン化合物を含んだプライマーを塗布する必要がない。したがって、押釦スイッチ用部材１の製造がより簡単になるとともに、プライマーを使用しないことにより、有機溶剤による作業環境の汚染の心配もなくなる。
【００３３】
なお、接着剤硬化処理に使用される紫外線照射ランプ７としては、長波長の紫外線が照射できる汎用の高圧水銀ランプ又はメタルハライドランプを使用することができる。
【００３４】
表面改質処理に使用する紫外線照射装置８及び接着剤硬化処理に使用する紫外線照射装置８は、ベース部材２やキートップ３が定位置で紫外線が照射されるバッチ処理方式又はベース部材２やキートップ３がコンベアに搬送されて移動しながら紫外線が照射されるコンベア方式のいずれであってもよい。
【００３５】
さらに、図２の模式図では、上部に吸気口１０が配置され下部に排気口１１が配置されているようになっているが、これに限らず、設計条件に応じて最適な配置を選択すればよい。
【００３６】
【実施例】
以下、この発明の実施例について説明する。
【００３７】
［実施例１］
まず、ベース部材２として、シリコーンゴムコンパウンド（ＤＹ３２−６０１４Ｕ、東レ・ダウコーニング・シリコーン（株）製）１００重量部と、架橋材（ＲＣ−８、東レ・ダウコーニング・シリコーン（株）製）０．５重量部を含む原料を、成形温度１８０℃、成形時間５分、成形圧力１８０ｋｇ／ｃｍ２の条件で圧縮成形し、厚さ０．５ｍｍの透光性を有するシリコーンゴム製のベース部材２を成形し、これを乾燥温度２００℃、乾燥時間６０分にて乾燥させた。
【００３８】
次に、以上の工程で完成したベース部材２を、バッチ式紫外線照射装置（ＶＵＭ−３０７３−Ｂ、（株）オーク製作所）８に収容し、波長が１８４．９ｎｍ及び２５３．７ｎｍの両紫外線を積算光量１２００ｍＪ／ｃｍ２の条件で、ベース部材２の表面の接着面９に紫外線を照射し表面改質処理を行った。この際、遮蔽室６の吸気口１０からは相対湿度が１０％である空気を供給し、供給された空気が遮蔽室６内を通過して排気口１１から排気するようにした。
【００３９】
次に、予め透光性を有するアクリル系の熱可塑性樹脂で所望形状に成形され、その底面に、アクリル系塗料（セリコールＶＧ、帝国インキ製造（株）製）にて、文字、数字、記号、図柄等の模様をスクリーン印刷により塗布し印刷層１２を形成した。
【００４０】
そして、印刷層１２の底面に、透光性を有する紫外線硬化型接着剤（ケミシール５×８４５Ｃ、ケミテック（株）製）を転写治具を使用して転写し接着剤層４を形成した。
【００４１】
次に、キートップ３の底面が上側になるように裏返しにして複数のキートップ３が所定の配置にセットされた下側治具に対して、ベース部材２の接着面９が下側になるように裏返しにして吸着固定された上側治具を組み合わせて、ベース部材２の接着面９にキートップ３の底面の接着剤層４が重なるようにして、ベース部材２とキートップ３とを貼り合わせた。
【００４２】
その後、ベース部材２の上側治具に対する吸着力を解除し、上側治具を下側治具から退避させ、下側治具に吸着固定されているベース部材２にキートップ３が貼り合わされた半製品状態の押釦スイッチ用部材１を、コンベア式紫外線照射装置８のコンベア上に載置し、波長が３００〜４５０ｎｍの紫外線を、積算光量４０００ｍＪ／ｃｍ２の条件で、ベース部材２の裏面から照射し、紫外線硬化型接着剤を硬化させた。この接着剤硬化工程では、紫外線照射ランプ７としてメタルハライドランプ（Ｍ０１５Ｌ３１２、出力１２０Ｗ／ｃｍ、アイグラフィックス（株）製）を使用した。
【００４３】
以上の各工程により、照光式の押釦スイッチに使用されるベース部材２に複数のキートップ３が一体となったスイッチ用部材１が完成した。
【００４４】
［実施例２］
実施例２は、遮蔽室６の吸気口１０から相対湿度が３０％である空気を供給した点が、実施例１と異なっている。その他の製造方法は実施例１と同一とした。
【００４５】
これにより、実施例１と同様の、照光式の押釦スイッチに使用されるベース部材２に複数のキートップ３が一体となったスイッチ用部材１が完成した。
【００４６】
［比較例１］
比較例１は、遮蔽室６の吸気口１０から相対湿度が４０％である空気を供給した点が、実施例１と異なっている。その他の製造方法は実施例１と同一とした。
【００４７】
これにより、実施例１と同様の、照光式の押釦スイッチに使用されるベース部材２に複数のキートップ３が一体となったスイッチ用部材１が完成した。
【００４８】
［比較例２］
比較例２は、遮蔽室６の吸気口１０から相対湿度が７０％である空気を供給した点が、実施例１と異なっている。その他の製造方法は実施例１と同一とした。
【００４９】
これにより、実施例１と同様の、照光式の押釦スイッチに使用されるベース部材２に複数のキートップ３が一体となったスイッチ用部材１が完成した。
【００５０】
［試験結果］
実施例１、２及び比較例１、２として各々１０００個の試料を製作した。
【００５１】
剥離試験としては、それぞれの１０００個の試料に対し、ベース部材２を固定してキートップ３の両側面をクリップで挟み、キートップ３を垂直方向に５０ｍｍ／ｍｉｎの速度で引き上げる方法によって行った。その際の最大引張強度を測定するとともに、剥離したベース部材２の接着面９の状態を観察した。
【００５２】
なお、剥離試験を行った環境としては、室温２４℃、相対湿度７１％であった。その結果は、表１に示したとおりである。
【００５３】
接着面９の状態の観察結果は、ベース部材２側で材料が破壊したものを材料破壊とし、ベース部材２とキートップ３との界面で破壊したものを全面界面破壊とし、一部で材料破壊を生じその他の部分で界面破壊を生じたものを一部界面破壊とし、３種類に分類した。
【００５４】
材料破壊したものについては、１〜１．７ｋｇｆの引張強度を有していたので、良品と判断した。また、一部界面破壊にあっては１〜１．５ｋｇｆと、ほぼ材料破壊と等しい引張強度を有していたので、良品と判断した。これに対し、全面界面破壊のものでは、０．１〜０．３ｋｇｆの引張強度しか得られなかったため、不良品と判断した。
【００５５】
【表１】
2004193035.tif 000003
【発明の効果】
以上説明してきたように、請求項１に記載された発明によれば、シリコーン弾性部材を外気と遮断した状態で収容する遮蔽室と、前記シリコーン弾性部材に紫外線を照射する紫外線照射ランプとを有する表面改質用紫外線照射装置であって、前記遮蔽室には酸素を含有した気体を供給する吸気口と前記遮蔽室内の気体を排気する排気口とを有し、前記吸気口からは相対湿度が３０％以下である空気を供給するようにしたので、十分な表面改質効果を発生できる条件を整えることが可能となり、外気の影響を受けずに季節や天候によって変動のない、安定したシリコーン弾性部材であるベース部材の表面改質効果が得られる表面改質用紫外線照射装置が提供できる。
【００５６】
請求項２に記載の発明によれば、酸素を含有した気体が相対湿度が０％の乾き空気としたので、紫外線照射装置内に水蒸気がまったく存在しないことになり、紫外線エネルギーのロスがなくなるとともに活性基が妨害されることがなくなり、請求項１の効果に加えて、より一層表面改質効果が安定する。
【００５７】
請求項３に記載の発明によれば、酸素を含有した気体が酸素ガス単体としたので、酸素ガスには水蒸気が含まれていないから、紫外線照射装置内に水蒸気が供給されることがない。そのため、紫外線エネルギーのロスがなくなるとともに活性基が妨害されることがなくなり、請求項１の効果に加えて、より一層表面改質効果が安定する。
【００５８】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１乃至３のいずれかの表面改質用紫外線照射装置を使用して、キートップを接着するベース部材の接着面に短波長の紫外線を照射して接着面の改質処理を行い、該改質処理を行った接着面に紫外線硬化型接着剤を塗布し、該紫外線硬化型接着剤の上に樹脂成形品であるキートップを貼り合わせ、紫外線硬化型接着剤に長波長の紫外線を照射して紫外線硬化型接着剤を硬化させるようにしたので、接着面には外気の影響を受けずに季節や天候によって変動のない、安定した接着適正が付与されるから、接着面に有機シラン化合物を含んだプライマーを塗布する必要のない押釦スイッチ用部材が得られる。したがって、押釦スイッチ用部材の製造がより簡単になるとともに、プライマーを使用しないことにより、有機溶剤による作業環境の汚染の心配もなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態に係る押釦スイッチ用部材の製造方法を示した一部分解の要部断面図である。
【図２】同押釦スイッチ用部材の製造方法に使用する紫外線照射装置の模式図である。
【符号の説明】
１  押釦スイッチ用部材
２  ベース部材
３  キートップ
４  接着剤層（紫外線硬化型接着剤）
６  遮蔽室
７  紫外線照射ランプ
８  紫外線照射装置
９  接着面
１０  吸気口
１１  排気口
【図１】
2004193035.tif 000004
【図２】
2004193035.tif 000005