CN114901420A - 经装饰的铝基材的制造方法及经装饰的铝基材 - Google Patents
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Abstract
在金属基材的表面形成涂膜层并对涂膜层照射激光束(LB)而实施装饰的激光装饰方法中，通过以简单的工序对装饰部位实施有效的着色，在省去复杂工序的同时，可以进行可见性高的装饰。本发明通过提供一种经装饰的铝基材的制造方法而解决了课题，所述经装饰的铝基材的制造方法的特征在于，具有：在铝基材的表面形成涂膜层的工序；通过激光束的照射而使所述铝基材的表面局部暴露的工序；及对所暴露的所述铝基材的表面实施氧化被膜形成处理的工序，通过所述氧化被膜形成处理，在所暴露的所述铝基材的表面形成有色氧化被膜。
Description
技术领域
本发明涉及一种包括罐等的铝基材。
背景技术
对表面形成有涂膜的金属基材照射激光束而进行标记等装饰，这是针对各种产品进行的。作为一种现有技术，已知有如下技术：将形成于金属基材表面的膜设为厚膜，在照射激光束的情况下，将厚膜除去至不到达金属基材表面的深度而进行标记(参考下述专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003-181658号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
根据前述现有技术，在金属基材表面的涂膜为单层的情况下，单层的一部分被激光束削去而形成槽，由此可以进行文字等的装饰，但是在装饰部分和非装饰部分难以产生颜色差异，因此存在难以进行可见性高的装饰的问题。相对于此，通过将涂膜设为两层并使第一层和第二层的颜色不同，能够进行不同颜色的装饰，但是通过将涂膜设为两层而存在涂膜工序变得复杂的问题。
本发明的课题在于解决这种问题。即，本发明的课题为如下：在金属基材的表面形成涂膜层并对涂膜层照射激光束而实施装饰的激光装饰方法中，通过以简单的工序对装饰部位实施有效的着色，在省去复杂工序的同时，可以进行可见性高的装饰。
用于解决技术课题的手段
为了解决这种课题，本发明具备以下结构。
在铝基材的表面形成涂膜层的工序；
通过激光束的照射而使所述铝基材的表面局部暴露的工序；及
对所暴露的所述铝基材的表面实施氧化被膜形成处理的工序，
通过所述氧化被膜形成处理，在所暴露的所述铝基材的表面形成有色氧化被膜。
此外，在另一方式中，通过提供一种金属容器材料而解决了课题，所述金属容器材料的特征在于，具备铝基材和涂膜层，所述铝基材在表面形成有所述涂膜层，所述涂膜层具有除去了涂膜层的部分，该部分成为有色氧化被膜。
发明效果
根据具有这种特征的本发明的铝基材的制造方法，在金属基材的表面形成涂膜层并对涂膜层照射激光束而实施装饰的激光装饰方法中，能够以简单的工序对装饰部位实施有效的着色，能够省去复杂工序的同时得到可见性高的装饰。
并且，根据本发明的金属容器材料，能够提供使用了新的装饰原理的金属容器材料。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式所涉及的激光装饰方法的说明图。
图2是表示实验1的结果的试样照片。(a)氧化被膜形成工序前的试样。(b)使用了处理水1(纯水)的氧化被膜形成工序后的试样。(c)使用了处理水2(市售的矿泉水A(pH6.9))的氧化被膜形成工序后的试样。(d)使用了处理水3(市售的矿泉水B(pH7.5))的氧化被膜形成工序后的试样。
图3是表示实验2的结果的试样照片。(a)氧化被膜形成工序前的试样。(b)使用了处理水1(纯水)的氧化被膜形成工序后的试样。(c)使用了处理水4(添加了物质的pH为7.1的缓冲液)的氧化被膜形成工序后的试样。
图4是表示实验3的结果的试样照片。(a)氧化被膜形成工序前的试样。(b)使用了处理水1(纯水)的氧化被膜形成工序后的试样。(c)使用了处理水5(铁浓度为0.3ppm的工业用水)的氧化被膜形成工序后的试样。(d)使用了处理水6(铁浓度小于0.1ppm的工业用水)的氧化被膜形成工序后的试样。
图5是表示实验4的结果的试样照片。(a)氧化被膜形成工序前的试样。(b)使用了处理水1(纯水)的氧化被膜形成工序后的试样。(c)使用了处理水7(硅浓度小于1ppm)的氧化被膜形成工序后的试样。(d)使用了处理水8(硅浓度为2ppm)的氧化被膜形成工序后的试样。(e)使用了处理水9(硅浓度为4ppm)的氧化被膜形成工序后的试样。(f)使用了处理水10(硅浓度为24ppm)的氧化被膜形成工序后的试样。
具体实施方式
以下，参考附图对本发明的实施方式进行说明。如图1所示，本发明的实施方式所涉及的激光装饰方法对金属容器材料L实施激光装饰。金属容器材料L在铝基材L1上隔着适当的表面处理层L2形成了涂膜层L3。这种金属容器材料L形成填充有饮料等食品的罐容器、填充有生活用或家庭用液体材料等的气溶胶罐等。
在这种金属容器材料L中，对涂膜层L3施加文字、图案等装饰，但由于在成型为罐之后施加与产品的个别信息等有关的装饰，因此进行能够不使罐变形而进行装饰的激光装饰。
在本发明的实施方式所涉及的激光装饰方法中，如图1(b)所示，对如图1(a)所示的金属容器材料L照射激光束LB而除去涂膜层L3(及表面处理层L2)的一部分，从而使铝基材L1的表面局部暴露。然后，如图1(c)所示，通过对所暴露的铝基材L1(表面暴露部L11)实施使用处理水TW的氧化被膜形成处理，如图1(d)所示，在所暴露的铝基材L1上形成有色氧化被膜。这里的颜色是比铝基材L1的颜色明度低的颜色，例如为黑色、棕色、灰色等颜色。
此时，涂膜层L3优选选择通过激光束LB的照射而有效地暴露铝基材L1的材质、膜厚等，涂膜层L3的颜色优选选择与形成于装饰部分的有色氧化被膜的对比度变高的颜色。
尤其，在对涂膜层L3照射激光束LB进行装饰的情况下，根据激光束LB的波长或输出适当地选择涂膜层L3的颜色，由此激光束LB容易到达涂膜层L3的下层，能够除去表面处理层L2并有效地使铝基材L1的表面暴露。在使用波长为1000nm左右的光纤激光作为激光束LB的情况下，能够有效地使铝基材L1的表面以除了黑色以外的颜色或透明色暴露。
在实施氧化被膜形成处理时使用的处理水TW使用的是包含用于形成有色氧化被膜的有效成分的处理水。判断出硅、钾、镁、钙、铁、锌形成有色氧化被膜，因此作为有效成分，能够举出硅、钾、镁、钙、铁、锌等金属离子，优选包含该成分的一种或多种。作为尤其容易形成黑色氧化被膜的成分，能够举出硅。
并且，由于加热的处理水TW能够加快氧化反应，因此优选使用50℃以上，优选为70℃以上，进一步优选为80℃以上的热水。此外，处理水TW的pH为6.5以上，这对加快氧化反应方面是优选的。
在金属容器材料L是食品用容器的材料的情况下，在形成容器之后，进行热水杀菌工序(例如，蒸煮杀菌)及冷却工序。此时使用的水多使用加热自来水或地下水的水。由于在自来水或地下水中通常含有硅，因此能够将食品容器的热水杀菌工序兼作用于装饰的氧化被膜形成处理。并且，气溶胶容器被进行温水检查，但此时使用的水也多使用40～60℃左右的自来水或地下水，因此能够将气溶胶容器的温水检查兼作用于装饰的氧化被膜形成处理。
由以上原理也可知，在本发明的铝基材中，若在其表面暴露铝或铝合金的一部分并能够形成涂膜层，则包括在铝基材中。并且，即使是与铝不同的金属的层叠体，若表面可以形成涂膜层，则也包括在本发明的“铝基材”中。并且，铝基材可以加工成罐等，也可以是板状，形状或加工程度不受限制。
并且，涂膜层的材质可以是任何材质，制作涂膜层的涂装方式不受限制。
(实验1)
实验1是研究处理水TW中所含物质的影响的实验。
[试样的预处理]
准备了由进行磷酸铬酸盐处理(CP处理)而形成表面处理层L2的铝基材L3组成的板。板在表面处理层L2上涂布了红色涂料，以形成涂膜层L3。接着，使用激光束LB(波长为1064nm的光纤激光束)对该板进行了激光装饰，以成为星形纹样。其结果，在板的表面形成了多个星形装饰区域。在星形装饰区域中，涂膜层13消失，铝基材L1的表面暴露，成为表面暴露部L11。
制作出多个进行了这种预处理的试样。
[处理水]
在实验1中，作为处理水TW而准备了处理水1～处理水3。
处理水1：纯水(pH5.6)
处理水2：市售的矿泉水A(pH6.9)
处理水3：市售的矿泉水B(pH7.5)
另外，纯水由于完全不含离子，因此几乎没有导电性，是原本难以测定pH的液体。已知纯水吸收空气中的二氧化碳气体等，在与空气接触足够时间之后，pH成为5.6左右。在纯水中测定的pH作为参考而示出。
[氧化被膜形成工序的条件]
三种处理水分别加入到独立的烧杯中。然后，试样浸渍在处理水中。烧杯的开口部由铝箔覆盖。关于氧化被膜形成工序的条件，在使用高压釜以促进氧化、且在125℃、30分钟的条件下进行。
[实验1的结果]
图2是表示实验1的结果的试样照片。图2(a)是氧化被膜形成工序前的试样的照片，是形成氧化被膜L4之前的照片。作为对照实验而示出。
图2(b)是使用了处理水1(纯水)的氧化被膜形成工序后的试样的照片。在使用了处理水1(纯水)的情况下，与氧化被膜形成工序前的试样相比，氧化被膜L4的颜色几乎没有变化，形成了无色氧化被膜L4。
图2(c)是使用了处理水2(市售的矿泉水A(pH6.9))的氧化被膜形成工序后的试样的照片，图2(d)是使用了处理水3(市售的矿泉水B(pH7.5))的氧化被膜形成工序后的试样的照片。
在使用了处理水2及处理水3的实验中，与氧化被膜形成工序前相比，可知均形成了黑色氧化被膜L4。
判断出即使是矿泉水中所含程度的物质量，通过氧化被膜形成工序，铝基材L1的表面暴露部L11也成为有色氧化被膜L4。
(实验2)
制作以下处理水4并进行了实验。
处理水4：添加磷酸氢二钠和磷酸二氢钠制备出的pH为7.1的缓冲液
[实验2的结果]
图3是表示实验2的结果的试样照片。图3(a)是氧化被膜形成工序前的试样的照片，图3(b)是使用了处理水1(纯水)的氧化被膜形成工序后的试样的照片。图3(a)及图3(b)均作为对照而提出。
图3(c)是使用了处理水4(pH7.1的缓冲液)的氧化被膜形成工序后的试样的照片，可知与对照相比稍微变黑。
由于在pH7.1下观察到变色，因此综合实验1的结果，若pH也为6.5以上，则推断为会发生变色。
(实验3)
实验3的目的是研究铁浓度与氧化被膜L4的变色之间的关系。氧化被膜形成工序的条件与实验1相同。
处理水5：铁浓度为0.3ppm的工业用水
处理水6：铁浓度小于0.1ppm的工业用水
[实验3的结果]
图4是表示实验3的结果的试样照片。图4(a)是氧化被膜形成工序前的试样，图4(b)是使用了处理水1(纯水)的氧化被膜形成工序后的试样。图4(a)及图4(b)均作为对照而提出。
图4(c)是使用了处理水5(铁浓度为0.3ppm的工业用水)的氧化被膜形成工序后的试样的照片，可知氧化被膜L4的变色程度大，且变成黑色。图4(d)是使用了处理水6(铁浓度小于0.1ppm的工业用水)的氧化被膜形成工序后的试样的照片，虽然不如图4(c)，但可知变黑的情况。
由该实验3判断出，铁浓度越高，氧化被膜L4的变色程度越大，且变成黑色。
(实验4)
实验4的目的是研究硅浓度与氧化被膜L4的变色之间的关系。氧化被膜形成工序的条件与实验1相同。
在纯水中加入过量的二氧化硅粉末并搅拌，进一步在125℃下进行60分钟的高压釜处理之后，过滤并除去不溶解而残留的二氧化硅粉末，制作出含硅水。
用纯水稀释含硅水，制备出以下浓度的处理水TW。关于pH，添加碳酸氢钠而制备成pH7.5。
处理水7：硅浓度小于1ppm的制备水
处理水8：硅浓度为2ppm的制备水
处理水9：硅浓度为4ppm的制备水
处理水10：硅浓度为24ppm的制备水
[实验4的结果]
图5是表示实验4的结果的试样照片。
图5(a)是氧化被膜形成工序前的试样的照片，图5(b)是使用了处理水1(纯水)的氧化被膜形成工序后的试样。图5(a)及图5(b)均作为对照而提出。
图5(c)是使用了处理水7(硅浓度小于1ppm)的氧化被膜形成工序后的试样的照片，可知氧化被膜L4的变色程度与对照相比几乎不变。图5(d)是使用了处理水8(硅浓度为2ppm)的氧化被膜形成工序后的试样的照片，氧化被膜L4与对照相比稍微变黑。图5(e)是使用了处理水9(硅浓度为4ppm)的氧化被膜形成工序后的试样的照片，可知氧化被膜L4与对照相比明显变黑。图5(f)是使用了处理水10(硅浓度为24ppm)的氧化被膜形成工序后的试样的照片，可知氧化被膜L4与对照相比相当程度变黑。
(装饰程度)
在上述实验1～4中，改变各种条件，使氧化被膜L4变色，并进行了装饰。其中，也有变色程度弱的氧化被膜L4(图5(d)等)。然而，也能够将变色程度特意设为较弱而使用氧化被膜L4。例如，能够在刻印消费者不需要的信息时使用。醒目地刻印不需要的信息会导致损害设计性。在金属罐的盖体等上刻印批号等消費者不需要的信息时是有利的。
并且，“装饰(刻印)”并不限定于文字，还包括纹样、图案、条形码、二维码或机器可读取信息等。并且，装饰(刻印)的使用目的不受限制。
(温度)
在实验中，作为氧化被膜形成工序的条件，在使用高压釜、125℃、30分钟的条件下进行。这是为了促进氧化被膜形成反应和研究热水杀菌工序(例如，蒸煮杀菌)的影响而设定的条件。
(实验5)
进行了研究到形成具有充分可见性的有色氧化被膜L4为止的温度与时间的关系的实验。
使用柔版印刷用分光测色仪eXact测定出刻印部的色差。
作为对照实验，以加热处理前的未变成有色的氧化被膜L4的L*为基准，测定加热处理后的L*，评价出L*的减少值。
在刻印中，使用激光束LB(波长为1064nm的光纤激光束)，将实施了刻印的铝板浸渍在各处理水中，并在恒温槽中进行了加热。
[实验5的结果]
[表1]
判断出若成为70℃以上，则变色程度明显增多，变色速度也加快。
另外，在实施例中，在涂膜层L3的除去中使用了基于激光束LB的手段以提高效率，但若能够除去涂膜层L3并能够形成表面暴露部L11，则即使效率差，也可以使用任何手段。
如以上说明，本发明的实施方式所涉及的激光装饰方法不进行费力的着色工序，而将装饰部分着色为黑色等，能够进行对比度高且可见性高的激光装饰。本发明的实施方式所涉及的激光装饰方法在装满食品的罐等需要杀菌的容器中，通过由热水杀菌工序兼作氧化被膜形成处理，能够有效地实施可见性良好的装饰，即使在气溶胶罐中，通过由温水检查工序兼作氧化被膜形成处理，也能够有效地实施可见性高的装饰。
符号说明
L-金属容器材料，L1-铝基材，L11-表面暴露部，L2-表面处理层，L3-涂膜层，L4-氧化被膜，LB-激光束，TW-处理水。
Claims (12)
1.一种经装饰的铝基材的制造方法，其特征在于，具有：
在铝基材的表面形成涂膜层的工序；
通过激光束的照射而使所述铝基材的表面局部暴露的工序；及
对所暴露的所述铝基材的表面实施氧化被膜形成处理的工序，
通过所述氧化被膜形成处理，在所暴露的所述铝基材的表面形成有色氧化被膜。
2.根据权利要求1所述的经装饰的铝基材的制造方法，其特征在于，
所述氧化被膜的颜色是比铝基材的颜色明度低的颜色。
3.根据权利要求1或2所述的经装饰的铝基材的制造方法，其特征在于，
所述氧化被膜形成处理使用包含选自硅、钾、镁、钙、铁、锌中的一种或多种的处理水。
4.根据权利要求3所述的经装饰的铝基材的制造方法，其特征在于，
所述处理水的pH为6.5以上。
5.根据权利要求3或4所述的经装饰的铝基材的制造方法，其特征在于，
所述处理水的温度为50℃以上。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的经装饰的金属罐的制造方法，其特征在于，
所述铝基材是金属罐，
所述氧化被膜形成处理兼作所述金属罐的热水杀菌工序。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的经装饰的气溶胶容器的制造方法，其特征在于，
所述铝基材是气溶胶容器，
所述氧化被膜形成处理兼作所述气溶胶容器的温水检查。
8.一种金属容器材料，其特征在于，具备铝基材和涂膜层，
所述铝基材在表面形成有所述涂膜层，
所述涂膜层具有除去了涂膜层的部分，该部分成为有色氧化被膜。
9.根据权利要求8所述的金属容器材料，其特征在于，
所述金属容器材料是金属罐的盖体。
10.根据权利要求8所述的金属容器材料，其特征在于，
所述金属容器材料是金属罐的罐体。
11.根据权利要求8所述的金属容器材料，其特征在于，
所述金属容器材料是气溶胶容器的罐体。
12.一种金属容器，其使用权利要求8至11中任一项所述的金属容器材料，并填充有内容物。
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