(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬度ｘのシリコーンゴム製キーパッドの表面に形成したウレタン系被覆層が、式１に定義される硬度ｙであって、かつ分子量３００以上の可塑剤を５〜４０重量％含有する、触感が柔軟なウレタン系被覆層であることを特徴とする被覆層付きキーパッド。
【数１】
0003755787.tif 000006
【請求項２】
前記可塑剤が、イソシアネート基と反応する官能基を含有する可塑剤であることを特徴とする請求項1に記載の被覆層付きキーパッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気機器や精密機器、携帯電話、自動車などの入力押釦スイッチに用いられる被覆層付きシリコーンゴム製キーパッドに関し、特に触感がソフトで、押し荷重の増加が少なく、耐摩耗性を具備した被覆層付きキーパッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電気機器や精密機器、携帯電話、自動車などの入力押釦スイッチに使用されるシリコーンゴム製キーパッドには、その表面の耐摩耗性や防汚性を向上させる目的で様々な改善方法が検討されている。たとえば、特開平7-282687号公報では、ゴム製キートップ部の表面を紫外線改質した後に反応硬化性の被覆層を設けた構造、特開平7-296676号公報では、シリコーンゴム表面をプラズマ処理した後にイソシアネート架橋を有する通常のウレタン塗料からなる塗膜を設ける方法と構造が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の方法によって、所期の目的の耐摩耗性や防汚性を改良することはできるが、被覆層の硬度がキーパッドの基材であるシリコーンゴムよりも著しく硬く、JIS-A 硬度で８５以上を有している。従って、この被覆層付きキーパッドはベースの柔軟なシリコーンゴム製キーパッドの通常硬度６０に比べて非常に硬い層を形成するために、ソフトで柔軟な触感を要求される用途には改善が切望されていた。
【０００４】
さらに、スイッチを押すときのクリック部分に該当するスカート部にも従来の方法で被覆層を形成すると、被覆層を形成しないキーパッドに比べて押し荷重が大きく異なってしまうという問題があった。この問題を解決するため、すなわち、押し荷重を低減させるために、ベースのキーパッドゴム部材の肉厚を薄肉化する方法が検討されたけれども、薄肉化した部分へ応力集中が起こって局所的に破壊しやすいという不具合を生じていた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明はこのような欠点を解決した被覆層付きキーパッドに関するものである。
【０００６】
すなわち、本発明は、硬度ｘのシリコーンゴム製キーパッドの表面に式１の硬度ｙであって分子量３００以上の可塑剤を５〜４０重量％含有する触感が柔軟なウレタン系被覆層を形成することを特徴とする被覆層付きキーパッドである。
【０００７】
【数１】
0003755787.tif 000002
本発明に用いられるウレタン系被覆層の素材となる塗料やインキについては、その分子構造や製法などを特定するものではない。
【０００８】
本発明の特徴は、シリコーンゴム製キーパッドの硬度ｘと硬化後のウレタン系被覆層の硬度ｙとの関係が式１を満足することである。なお、本発明で表現する硬度はJIS-K6253 のJIS-A 硬度を意味する。
【０００９】
ウレタン系被覆層の硬度ｙが (ｘ−１０) よりも低いと、触感はソフトで押し荷重の増加も小さくて良好であるけれども、耐摩耗性が劣ってしまうので好ましくない。一方、ｙが (ｘ＋２０) よりも高いと、耐摩耗性は優れているけれども、触感が硬くて押し荷重の増加が大きく、キーパッドゴム部材の肉厚を薄くしなければならなくなり、結果として応力集中による破壊が生じて不適である。
【００１０】
なお、さらに好ましいｘとｙの関係は式２で与えられる。
【００１１】
【数２】
0003755787.tif 000003
式１において、シリコーンゴム製キーパッドの硬度ｘについては限定するものではないけれども、硬度４０〜８０の範囲が実用的である。４０よりも低硬度では柔軟すぎるとともに引張強度や引裂強度が小さくて好ましくなく、８０よりも高硬度では押し荷重が大きすぎて触感が硬くなってしまう。さらに好ましいシリコーンゴム製キーパッドの硬度ｘは、５０〜７０の範囲である。
【００１２】
従って、例えば、シリコーンゴム製キーパッドの硬度ｘが５５の場合には、ウレタン系被覆層の硬度ｙは式１を満足する４５〜７５の範囲が好ましい。ウレタン系被覆層の硬度ｙが４５よりも低いと、キートップ部はソフトな感触で、かつ押し荷重の増加が低減できるけれども、ウレタン系被覆層の耐摩耗性が劣ってしまうので不適当である。一方、７５よりも高硬度では耐摩耗性は良好だけれども、目的とするソフトで柔軟な感触と押し荷重の低減がいずれも実現できない。さらに好ましいウレタン系被覆層の硬度は式２を満足する５５〜６５の範囲である。同様に、シリコーンゴム製キーパッドの硬度ｘが６０の場合は、ウレタン系被覆層の硬度ｙは式１を満足する５０〜８０の範囲、さらに式２を満足する６０〜７０の範囲が好適である。
【００１３】
ウレタン系被覆層を形成するポリオール化合物としては、ポリオキシアルキレンポリオール、ポリエーテルポリオール変性体、ポリテトラメチレンエーテルグリコールなどのポリエーテルポリオール類、縮合系ポリエステルポリオール、ラクトン系ポリエステルポリオール、ポリカーボネートジオールなどのポリエステルポリオール類、ウレタン変性ポリオール類、アクリルポリオール類、ポリブタジエン系ポリオール類、ポリイソプレン系ポリオール類、ポリオレフィン系ポリオール類、ケン化エチレン酢酸ビニル共重合体類、含リンポリオール類、含ケイ素ポリオール類、含ハロゲンポリオール類、難燃化用ポリオール類などから選択される少なくとも１種の公知の化合物である。
【００１４】
被覆層を形成するイソシアネート化合物としては、トリレン-2,4-ジイソシアネート、トリレン-2,6-ジイソシアネート、3,3'-ビトリレン-4,4'-ジイソシアネート、ジフェニルメタン-4,4'-ジイソシアネート、3,3'-ジメチルジフェニルメタン-4,4'-ジイソシアネート、m-フェニレンジイソシアネート、p-フェニレンジイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネート、トリレン-2,4-ジイソシアネートの２量体、ヘキサメチレンジイソシアネート、シクロヘキシルジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、水添キシリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、ナフタレン-1,5-ジイソシアネート、ウレタン変性ポリイソシアネート、ウレア変性ポリイソシアネート、マスクドブロックイソシアネート、イソシアネート重合体などから選択される少なくとも１種の公知の化合物が挙げられる。
【００１５】
また、本発明のウレタン系被覆層は分子量３００以上の可塑剤を５〜４０重量％含有する。可塑剤としては、アジピン酸ジ(２-エチルヘキシル)、アジピン酸ジイソデシル、アジピン酸ジ(ブトキシエトキシエチル)などのアジピン酸エステル類、アゼライン酸ジ(２-エチルヘキシル)などのアゼライン酸エステル類、クエン酸トリｎ-ブチルなどのクエン酸エステル類、テトラヒドロキシ無水フタル酸のエポキシ化物やエポキシ化不飽和油脂などのエポキシ誘導体、グリコール誘導体、水素化ターフェニル、塩素化パラフィン、オレイン酸エステル類、リシノール酸エステル類、リン酸トリクレジルやリン酸クレジルジフェニルなどのリン酸エステル類、フタル酸ジ(２-エチルヘキシル)などのフタル酸エステル類、テトラヒドロフタル酸エステル類、トリメリット酸トリ(２-エチルヘキシル)などのトリメリット酸エステル類、ピロメリット酸エステル類、アジピン酸やアゼライン酸のポリエステル類、リシノール酸誘導体、セバシン酸エステル類、フマル酸エステル類、イタコン酸エステル類、ステアリン酸エステル類、その他の脂肪酸エステル類、スルホン酸エステル類、エチレン酢酸ビニル共重合体や一酸化炭素との共重合体などが使用できる。これらの可塑剤は２種類以上を併用しても差し支えないものである。
【００１６】
本発明のウレタン系被覆層に含有する可塑剤の濃度は、５重量％よりも少ないとウレタン系被覆層の低硬度化と押し荷重の低減が不十分である。４０重量％を超えると耐摩耗性が低下するとともにキーパッド表面に可塑剤がブリードアウトしたり他材質へ移行するなどの不良現象が発生するので好ましくない。
【００１７】
また、キーパッド表面にブリードアウトしたり他材質に移行しないような可塑剤としては分子量が３００以上であることが好ましい。可塑剤の分子量が３００未満であると可塑剤がキーパッド表面にブリードアウトしたり他材質に移行しやすいことが問題になる。また、熱硬化反応によってウレタン系被覆層を形成する場合には、可塑剤の分子量が３００未満であると硬化時の熱履歴によって可塑剤が揮発してしまう欠点もある。可塑剤の分子量が大きい場合は、キーパッド表面にブリードアウトしたり他材質に移行するような問題は無いけれども、ウレタンとの相溶性や親和性が低下したり低温特性が劣ってくる。従って、さらに好ましい可塑剤の分子量は４００〜３０００の範囲である。
【００１８】
また、本発明は前記可塑剤が、イソシアネート基と反応する官能基を含有する可塑剤であることを特徴とする被覆層付きキーパッドである。イソシアネート基と反応する官能基としては、水酸基、アミノ基、カルボキシル基などが挙げられる。具体的には、分子内あるいは分子末端に水酸基を含有するアジピン酸系ポリエステル、アゼライン酸系ポリエステルなどの脂肪族系ポリエステル類、芳香族系ポリエステル類である。これらの分子内あるいは分子末端の水酸基などの官能基がイソシアネート化合物中のイソシアネート基と反応することによって、キーパッド表面へのブリードアウトや他材質への移行を抑制し、かつ本発明の目的であるソフトな触感と押し荷重の低減、耐摩耗性を兼ね備えることができる。
【００１９】
本発明のウレタン系被覆層には、公知の反応触媒、カップリング剤、着色剤、シリカや酸化チタンなどの無機充填剤、樹脂ビーズなどの艶消し剤、沈降防止剤、粘度調整用の揺変剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、耐加水分解安定剤を用途や目的に応じて含有させることができる。また、塗装、印刷する際には、原料素材として使用するウレタン系塗料やインキに芳香族炭化水素系や脂肪族炭化水素系、ケトン系、エステル系などの有機溶剤を適宜配合することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の被覆層付きキーパッドは、硬度ｘのシリコーンゴム製キーパッドの表面に式１の硬度ｙであって分子量３００以上の可塑剤を５〜４０重量％含有する触感が柔軟なウレタン系被覆層を形成する塗料やインキを塗装あるいは印刷することによって得ることができる。
【００２１】
【数１】
0003755787.tif 000004
シリコーンゴム製キーパッド表面の文字や記号の有無、およびその材質や色調、光透過性の有無、印刷や塗装方法などについては特定するものではない。
【００２２】
被覆層の膜厚については５〜１００μmが好ましい。５μmよりも薄いと耐摩耗性が不十分であり、１００μmよりも厚くなると押し荷重が増大するとともに経済的にも不利である。
【００２３】
塗装や印刷した後は、所定の温度と時間の乾燥および硬化条件で加熱処理すれば本発明の被覆層付きキーパッドを製造することができる。
【００２４】
以下、本発明の被覆層付きキーパッドを実施例によって具体的に説明する。
【００２５】
【実施例１】
図１の形状の硬度６０のシリコーンゴム製キーパッド１のキートップ部に文字、記号２をスクリーン印刷し、キーパッドの表面全体に短波長紫外線を照射して改質した。ポリオール化合物(オリジン電気株式会社製 ファンタスコート FS-6)とイソシアネート硬化剤(オリジン電気株式会社製)からなるウレタン塗料を溶剤分を除いた濃度として９０重量％に対し、可塑剤として末端に水酸基を含有する反応性ポリエステル(大日本インキ化学工業株式会社製 ポリサイザーＷ 分子量約１３００)を１０重量％および指定の希釈溶剤を適宜配合した被覆層用のウレタン系塗料を調製し、紫外線照射して表面改質したシリコーンゴム製キーパッドの表面全体に均一にスプレー塗装した。加熱硬化後のウレタン系被覆層３の膜厚は４０μmであった。
【００２６】
【実施例２】
図２の形状の硬度６０のシリコーンゴム製キーパッド１のキートップ部に文字、記号２を印刷したキートップ部天面をコロナ放電処理し、実施例１と同様のウレタン系塗料と可塑剤からなる被覆層用のウレタン系塗料をキートップ部天面のみにスクリーン印刷して加熱硬化させた。硬化後のウレタン系被覆層４の膜厚は３０μmであった。
【００２７】
【実施例３〜６】
実施例１と同様に表１に示されるように４種類に調整した被覆層用のウレタン系塗料を、短波長紫外線を照射して表面改質したシリコーンゴム製キーパッドの表面全体にスプレー塗装した。加熱硬化後のウレタン系被覆層３の膜厚はいずれも４０μmであった。
【００２８】
【比較例１〜４】
実施例１と同様に表１に示した４種類に調整したウレタン系塗料を使用して、短波長紫外線を照射して表面改質したシリコーンゴム製キーパッドの表面全体にスプレー塗装した。加熱硬化後のウレタン系被覆層３の膜厚はいずれも４０μｍであった。
【００２９】
実施例および比較例で得られた被覆層付きキーパッドは下記の方法で評価して結果を表１にまとめた。なお、表１のウレタン塗料の重量％は溶剤分を除いた濃度を意味する。
【００３０】
【表１】
0003755787.tif 000005
【００３１】
表１によれば、実施例１〜６の被覆層付きキーパッドは、シリコーンゴム製キーパッドの硬度ｘに対してウレタン系被覆層の硬度ｙが式１を満足しており、触った感触が柔軟で押し荷重の増加が少なく耐摩耗性も兼ね備えていることがわかる。また、ウレタン系被覆層の密着性も良好でキーパッド表面へ可塑剤がブリードアウトすることもなかった。
【００３２】
一方、従来の比較例１〜３の被覆層付きキーパッドは、被覆層の耐摩耗性と密着性は良好だけれども、触感が硬く、押し荷重の増加が大きかった。比較例４の被覆層付きキーパッドは、ウレタン系被覆層の硬度ｙが低いので、触感が柔軟で押し荷重の増加が少ないけれども、可塑剤が表面へブリードアウトし、かつ、耐摩耗性が不良であった。
【００３３】
【発明の効果】
本発明の被覆層付きキーパッドは、触感がソフトで柔軟で、押し荷重の増加が少なく、耐摩耗性を兼ね備えた優れたものであり、電気機器や精密機器、携帯電話、自動車などの入力押釦スイッチに非常に有用ある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例１、実施例３〜６の被覆層付きキーパッドの縦断面図を示す。
【図２】  本発明の実施例２の被覆層付きキーパッドの縦断面図を示す。
【図３】  本発明の他の被覆層付きキーパッドの縦断面図の例を示す。
【符号の説明】
１  シリコーンゴム製キーパッド
２  文字、記号の印刷層
３  塗装したウレタン系被覆層
４  印刷したウレタン系被覆層
５  着色遮光層
【図１】
0003755787.tif 000007
【図２】
0003755787.tif 000008
【図３】
0003755787.tif 000009