DE69314997T2

DE69314997T2 - Verfahren zur Herstellung einer Fingertaste für einen Handhabeschalter

Info

Publication number: DE69314997T2
Application number: DE69314997T
Authority: DE
Inventors: Yutaka Nakanishi; Yasushi Sasaki
Original assignee: Polymatech Co Ltd
Current assignee: Polymatech Co Ltd
Priority date: 1992-06-19
Filing date: 1993-06-04
Publication date: 1998-03-05
Anticipated expiration: 2013-06-05
Also published as: EP0575798A1; DE69314997D1; EP0575798B1; US5439545A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Fingeranschlagstaste für einen Betätigungsschalter, im einzelnen in der Form eines Tastschalter- Gummistücks für z.B. Tastaturen elektronischer Vorrichtungen, eines Typs, bei dem der obere Teil der Taste aus einem anderen Kunstharz besteht als der untere Teil der Taste, und für ein Tastschalter-Gummistück, das mit einem solchen Tastenoberteil ausgerüstet ist.
In der bisherigen Praxis werden Fingeranschlagstasten oder Tastschalter-Gummistücke hergestellt durch Befestigen eines geformten Tastenoberteils, das in der Regel aus einem durchsichtigen Harz, wie z.B. Acrylharz oder ABS besteht, und mit einem Kleber auf eine gesondert geformte Tastenunterlage aufgebracht wird, wie z.B. ein Siliconkautschuk, der ein geeignetes solides, jedoch auch elastisches Fingerberührungsgefühls beim Anschlag auf die Taste erzeugt, und oben mit einer entsprechenden Anzeigemarkierung versehen ist, z.B. durch Aufdrucken. Hier muß man sich unbedingt darüber klar sein, daß die Haftung des oberen Tastenteils auf dem unteren Tastenteil mit einem physikalischen Mittel bewirkt wird, da eine chemische Haftung des Siliconharzes auf der Tastenunterlage mit dem wesensungleichen Harz des oberen Tastenteils nur schwer zu bewerkstelligen ist. Somit war die herkömmlich Praxis der Herstellung von Fingeranschlagstasten immer mit einem arbeits- und zeitaufwendigen Arbeitsgang behaftet, weil das obere Tastenteil für jede Taste einzeln durch ein physikalisches Mittel auf das untere Stück aufgebracht werden mußte. Zwar ist ein chemischen Verbinden des oberen Tastenstücks mit dem unteren Tastenstück durch Verwenden eines geeigneten Harzmaterials als Siliconharz für das Tastenunterstück möglich, jedoch ist es schwierig, das fühlbar harte, jedoch elastische Fingerdruckgefühl der Taste beizubehalten.
Die mit der mechanischen Fixierung der Bauteile der herkömmlichen Fingeranschlagstasten verbundenen Probleme werden teilweise in DE-OS 30 13 787 und DE-OS 2 002 05 gelöst.
Aus DE-OS 30 13 787 ist ein Prozeß zur Herstellung einer Fingeranschlagstaste bekannt, die eine Tastenunterlage aus einer UV-aushärtbaren Polyesterharzschicht und Aushärten in UV-Strahlung vorsieht.
Aus DE-OS 2 002 052 ist ein Prozeß zum Verbessern der Beschichtbarkeit der Oberfläche einer Polymerharzprobe bekannt, in dem die UV-Strahlung auf die Oberfläche gerichtet ist, und dann eine organische Siliciumverbindung aufgetragen wird.
Fig. 1 ist ein senkrechter Schnitt durch eine Tastenunterlage eines Tastschalter-Gummistücks.
Fig. 2 ist ein senkrechter Schnitt durch ein fertig zusammengesetztes Tastschalter-Gummistück gemäß der vorliegenden Erfindung.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist demgemäß beabsichtigt, einen neuen Prozeß zum Herstellen einer zusammengesetzten Fingeranschlagstaste vorzusehen, in dem die obere Tastenschicht chemisch mit dem unteren Tastenstück verbunden ist auch wenn ein Siliconharz für das untere Tastenstück verwendet wird, und zwar durch Verwenden eines durch UV- Strahlung oder Erwärmen aushärtbares Harzmaterials für die oberste Tastenschicht.
Die obige Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Prozeß zum Herstellen einer zusammengesetzten Fingeranschlagstaste für einen von Hand betätigbaren Schalter eines Typs, in dem das obere Tastenstück aus einem anderen Harz als das untere Tastenstück hergestellt ist, wobei dieser Prozeß gekennzeichnet ist durch Behandeln der Oberfläche des Tastenunterstücks aus Siliconkautschuk, der mit der oberen Tastenschicht verbunden werden muß, entweder durch Bestrahlen mit einer oder mehreren kurzwelligen UV-Strahlen im Bereich von 150 nm - 270 nm oder durch eine Plasmaentladung, um auf der Oberfläche eine chemische Aktivierung herbeizuführen, dann Auftragen eines Kupplungsmittels auf Silan-Basis, wie z.B. Aminopropyl-Triethoxysilan, Vinyl-Triethoxysilan und Mercaptopropyl-Trimethoxysilan auf die so behandelte Oberfläche des Tastenunterstücks, um darauf eine Schicht eines durch UV- Strahlung oder Erwärmen aushärtbaren Harzes, wie z.B. auf der Grundlage von Acryl-, Epoxid- oder Siliconkautschuk in einer angemessenen Konfiguration vorzusehen, und Bestrahlen der Harzschicht mit einer UV-Strahlung oder Erwärmung derselben, um das Aushärten der Harzschicht zu bewirken.
Die chemische Aktivierungsbehandlung der Oberfläche des Tastenunterstücks durch Bestrahlung mit einer oder mehreren kurzwelligen Ultraviolettstrahlen gemäß der vorliegenden Erfindung kann unter atmosphärischen Bedingungen unter Verwendung einer UV-Lampe mit 150 nm bis 270 nm Strahlung höherer Leistung bei einem Abstand von einigen cm von den -Lampen für mehrere Minuten erfolgen.
Die chemische Aktivierungsbehandlung des Tastenunterstücks durch eine Plasmaentladung gemäß der vorliegenden Erfindung kann unter atmosphärischen Bedingungen realisiert werden, z.B. durch den Einsatz von Hochleistungs-Kohlenstoffelektroden für einige Sekunden.
Wie angenommen wird, besteht die erfindungsgemäße Aktivierung aus der Bildung von Hydroxyl-Gruppen auf der Oberfläche des Tastenunterstücks durch Aufbrechen der Si-O-Verbindungen des Siliconharzes durch die UV-Strahlung und chemisches Verbinden der entstehenden freien Radikale mit Ozonmolekülen, die durch die UV-Bestrahlung des Sauerstoffs entstehen, und mit Wassermolekülen, die in der Bestrahlungsatmopshäre vorhanden sind. Diese Hydroxyl-Gruppen reagieren dann mit dem anschließend aufgebrachten Silan-Kupplungsmittel, um eine Gruppe zu bilden, die mit dem UV-härtbaren Harz der oberen Tastenschicht reagiert, die darauf aufgeschichtet wurde, um eine chemische Bindung zu bilden, wobei die Bindung der obersten Tastenlage an das Tastenunterstück verbessert wird und sich die Tastenechtheit merklich erhöht.
Die UV-Bestrahlung läßt sich vorzugsweise realisieren durch Anwendung von zwei kurzwelligen Ultraviolettstrahlungen, von denen eine dazu dient, das Aufbrechen der Si-O-Bindungen des Siliconharzes des Tastenunterstücks zu bewirken, das auf seiner Oberfläche auftritt, mit eine Wellenlänge von etwa 250 nm, und die andere dazu dient, den Sauerstoff zu aktivieren und ein Ozonmolekül aufzubauen und die eine Wellenlänge von etwa 185 nm hat.
Das Aushärten des Harzes in der obersten Schicht der Taste wird bewirkt durch eine Ultraviolettbestrahlung mit einer Wellenlänge von vorzugsweise etwa 365 nm, wenn ein UV-aushärtbares Harz benutzt wurde, oder aber durch Erwärmen, wenn ein wärmeaushärtendes (Duroplast) Harz eingesetzt wird. Auf diese Weise wird diese so ausgehärtete Harzdeckschicht durch chemische Bindungen fest auf dem Tastenunterstück befestigt. Somit wird gemäß der vorliegenden Erfindung die Herstellung der Fingeranschlagstaste durch einfache und leichte Arbeit innerhalb einer sehr verkürzten Zeit bewerkstelligt unter gleichzeitiger Erreichung einer sehr verbesserten Tastenechtheit der auf diese Weise hergestellten Fingeranschlagstaste.
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung beispielhaft in näheren Einzelteilen anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben.

Beispiel 1

Ein Tastenunterstück aus Siliconharz eines Tastschalter- Gummistücks, das in Fig. 1 mit der Bezugsziffer 1 gekennzeichnet ist, wurde auf seiner oberen Fläche mit der UV- Strahlung A bestrahlt. Zu diesem Zweck wurde ein Gemisch aus zwei Ultraviolettstrahlungen einer Wellenlänge von etwa 185 nm zwecks Ozonbildung und einer Wellenlänge von etwa 250 nm zum Aufbrechen der Si-O-Bindungen des Siliconharzes eingesetzt. Die Bestrahlung wurde im Bestrahlungsabstand von 20 mm zu den UV-Lampen 10 Minuten lang fortgesetzt. Direkt anschließend wurde ein Kupplungsmittel 2, bestehend aus Aminopropyl-Trimethoxysilan, das bei Normaltemperatur flüssig ist, mit Hilfe eines Glasstabs auf die UV-behandelte Oberfläche in einer dünnen Schicht aufgebracht und die beschichtete Lage wurde etwa 1 Minute zum Trocknen stehen gelassen. Auf die so behandelte Oberfläche wurde eine grüne pastenförmige Nasse nicht ausgehärtetes Harz aus Urethan-Acrylat "Three Bond 3003" der Firma Three Bond K.K. in der Form einer aufgebauchten Linse 3 aufgebracht. Die UV-Bestrahlung B wurde dann mit ultraviolettem Licht einer Wellenlänge von etwa 365 nm aus einer UV-Lampe für 10 Min. durchgeführt, um das Harz aus zuhärten.

Beispiel 2

Die Verfahren des Beispiels 1 werden wiederholt, jedoch wurde die Oberflächenbehandlung des Tastenunterstücks durch eine Koronaentladung bewirkt. Die Koronaentladungsbehandlung wurde mit einem Tantec Corona Generator HV05-2 mit Kohlenstoffelektroden 10 Sekunden lang unter atmosphärischen Bedingungen ausgeführt.

Beispiel 3

Ein Tastschalter-Gummistück wurde erzeugt durch Formen des Tastenunterstücks aus einem Siliconharz, Bestrahlen der oberen Fläche des ausgeformten Tastenunterstücks mit UV- Strahlung aus einer Kombination von UV-Strahlen (185 - 250 nm) auf ähnliche Weise wie in Beispiel 1, Beschichten der so behandelten Fläche innerhalb der nachfolgenden 10 Minuten mit einer Schicht Duroplast-Epoxidharz (ADEKAOPTON KT-960 der Firma Asahi Denka Kogyo K.K.) als Kleber, Aufsetzen eines vorläufig hergestellten Tastenoberteils aus einem Polycarbonatharz auf dieselbe und Erwärmen des zusammengesetzten Tastenkörpers, um das Aushärten der Epoxidharz-Klebeschicht zu bewirken.

Beispiel 4

Ein Tastschalter-Gummistück wurde erzeugt durch Formen des Tastenunterstücks aus einem Siliconharz, Bestrahlen der oberen Fläche des ausgeformten Tastenunterstücks mit UV- Strahlung aus einer Kombination von UV-Strahlen (185 - 250 nm) auf ähnliche Weise wie in Beispiel 1, Beschichten der so behandelten Fläche innerhalb der nachfolgenden 10 Minuten mit einer Schicht aus UV-aushärtendem Epoxid-Acrylatharz (XNR 5490 der Firma Ciba Geigy) als Kleber, Aufsetzen eines vorläufig hergestellten Tastenoberteils aus einem Polycarbonatharz auf dieselbe und Bestrahlen des zusammengesetzten Tastenkörpers mit einer UV-Strahlung, um das Aushärten der Epoxidharz-Klebeschicht zu bewirken.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen einer zusammengesetzten Fingeranschlagstaste für einen von Hand betätigbaren Schalter eines Typs, in dem das Oberstück der Taste aus einem anderen Harz hergestellt ist als das Tastenunterstück, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

a) Behandeln der Oberfläche des geformten Tastenunterstücks aus Siliconkautschuk, das mit der obersten Tastenschicht gebondet werden soll, entweder durch Bestrahlung desselben mit einer oder mehreren kurzwelligen UV-Strahlungen im Bereich von 150 nm - 270 nm, oder durch Einwirken einer Plasmaentladung auf dasselbe, um die Oberfläche chemisch zu aktivieren,

b) Aufbringen eines Kupplungsmittels auf Silan-Basis auf die so behandelte Oberfläche des Tastenunterstücks,

c) Aufbringen einer Schicht einer geeigneten Konfiguration aus einem unter UV-Bestrahlung oder unter Wärme aushärtbaren Harz auf dieselbe, und

d) Bestrahlung dieser Harzschicht mit einer UV-Strahlung oder Erwärmen derselben, um das Aushärten dieser Harzschicht zu bewirken.

2. Ein Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei vor dem Schritt d) ein Schritt zum Aufbringen eines vorläufig ausgeformten Tastenoberstücks auf die Oberfläche des gemäß den Schritten a) - c) behandelten Tastenunterstücks eingefügt wird.