JP2009125824A - サンドエッチング加工による画像形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】感光性樹脂から形成される画像マスクを用いて、サンドエッチング加工により合成樹脂材料の表面に高品質で高精細な画像を形成する方法を提供すること。
【解決手段】本発明は、支持体シートの上に画像マスク保持層と水溶性感光性樹脂組成物層を形成してなる画像マスクシートを用い、画像を描いたネガフィルムを用いて水溶性感光性樹脂組成物層に紫外光を照射・硬化させて画像マスクを得て、被加工材料であるポリカーボネート材料の表面に、熱可塑性樹脂とロジンエステルタッキファイヤーとを含有する感圧性接着剤を塗布し、この上に画像マスクを接着し、画像マスクの上から技術的に高度なサンドエッチング加工を行い、次いで、流れる温水中に浸して残留する画像マスクと接着剤を除去する、以上の工程を含むポリカーボネート樹脂材料の表面への画像形成方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は、ポリカーボネート樹脂板の表面へサンドブラスト処理によるサンドエッチング加工を行うことによる画像形成方法に関する。特に本発明は、特定の材料からなる画像マスクを用いてポリカーボネート樹脂板の表面へサンドエッチング加工をすることによる、高精細で高品質の画像をポリカーボネート樹脂材料の表面へ形成する画像形成方法に関する。

ガラス、石、陶器類、プラスチック、木材などの表面に文字や模様などの画像を描く方法として、従来からこれらの加工材料の表面にサンドブラスト処理やサンドエッチング加工を施す方法が行われている。例えば、これらの加工材料の表面にまず画像を描いたレジスト膜などにより画像マスクを形成し、そのレジスト膜も含めた画像マスク全面にサンドブラスト処理を施すと、レジスト膜のない部分が研磨剤である砂粒等によって研磨、彫刻されて、その表面に画像が形成される。

レジスト膜を形成する方法としては、例えば、加工材料の表面にスクリーン印刷によってレジストインキを印刷して、目的の画像を形成する方法がある。
また、従来から感光性樹脂フィルムや液状感光性樹脂を用いて画像マスクを形成する方法も行われている。例えば、ガラス板などの加工材料の上にゴム枠を作り、そこに感光性樹脂を流し込み、その上に画像を描いたネガフィルムを載せ、この上から紫外光を照射してネガフィルムの空白部分から感光性樹脂を紫外光を露光させて硬化させ、ネガフィルムを剥離した後非硬化部を溶媒に溶解して除去して画像マスクを形成する方法などである（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。感光性樹脂フィルムの場合は、支持体となるシートのうえに感光性樹脂の層を形成したシート状の材料で、これに同様にネガフィルムを載せて紫外光を露光させて、樹脂を硬化させたものを使用する。

このようにして形成された画像マスクは、加工材料又は支持体の上に膜状に形成され、ネガフィルムの画像の描かれていた部分、即ち紫外光が照射されず硬化しなかった部分が溶媒によって除去され、貫通透孔となったものである。この画像マスクを模様を描く加工材料の表面に接着して、画像マスクの支持体を剥離・除去して、この画像マスクの上からサンドブラスト処理を行うことによって、加工材料の表面に模様や画像を形成することができる。

しかし、この感光性樹脂を用いて画像マスクを形成する方法は、加工対象の材料がガラス、石、陶器類などの場合は、材料の硬度が大きく、また有機物である画像マスクとその性質が大きく異なった無機材料であるため、比較的容易にきれいな、高精細な画像を描くことができる。一方、加工対象の材料が合成樹脂の場合には、材料の硬度その他物理的な性質だけでなくその化学的な性質も画像マスクと比較的近いものであるため、一般的に画像マスクや保護剤などの汚れが残りやすく、画像マスクの完全な剥離除去が難しく、きれいな、高精細な画像を描くことが困難であった。即ち、加工対象の材料が合成樹脂の場合には、感光性樹脂からなる画像マスクと加工材料の合成樹脂とが、その物理的性質と化学的性質が比較的近い関係にあるため、サンドエッチング加工を行った後画像マスクの除去を完全にかつ十分に行うことができず、マスク材料の一部が加工材料の表面に残留したり、再付着したり、或いは画像マスクと囲う対象物との間に相互親和性があるため、形成された画像にムラが生じたりするという問題があり、きれいな、高品質で高精細な画像を描くことが困難であった。

最近では、食器や家具類、調度品、玩具、置物などで合成樹脂性のものが非常に多く使用されているが、これらの品物の高級感を出すために、塗り物と同様なつや、なめらかさと平滑性を有する非常にすぐれた外観のものが製造されているものも多い。そして、更にこのような品物の表面にサンドブラスト処理によるサンドエッチング加工を施し、高品質で高精細の画像や模様、文字等を描くことが求められているが、従来のサンドエッチングによる方法では合成樹脂からなるこれらの品物の表面にこのような高品質で高精細の画像等を描くことは極めて困難であった。

特公昭４６−３５６８１号公報 特開昭５３−９９２５８号公報

本発明は、以上のような感光性樹脂からなる画像マスクを用いて合成樹脂材料の表面に模様や文字などの画像を形成する際の従来の問題点を解決したものであり、特に、ポリカーボネート樹脂板の表面に極めて高品質で高精細な模様や文字などの画像を描くことを可能にする方法を提供するものである。

本発明者は上記のような問題点に鑑み、合成樹脂材料の表面に、サンドエチングによって高品質で高精細の画像を描く方法を種々検討した結果、加工対象の合成樹脂としてポリカーボネート樹脂を使用し、これに特定の材質の画像マスクをある特定の接着剤を用いて接着して、サンドブラスト処理による技術的に高度なサンドエッチング加工を施すことによって、処理後の画像マスクをお湯を用いて容易にかつ完全に除去し、非常に高品質で高精細の画像や模様等を描くことができることを見出し、本発明を完成した。

即ち、本発明は、以下の内容をその要旨とする発明である。

（１）(a)支持体シートの上に画像マスク保持層を有し、その上に水溶性高分子と光架橋剤とを含有する水溶性感光性樹脂組成物層を形成してなる画像マスクシートを用い、
(b)この画像マスクシートのうえに画像を描いたネガフィルムを載置して水溶性感光性樹脂組成物層に紫外光を照射して硬化させ、
(c)ネガフィルムを除去後、画像マスクシートの水溶性感光性樹脂組成物層の非硬化部分を洗浄除去して画像マスクを得て、
(d)被加工材料であるポリカーボネート樹脂材料の表面に、熱可塑性樹脂とロジンエステルタッキファイヤーとを含有する感圧性接着剤を塗布し、
(e)この上に上記の画像マスクシートを接着し、
(f)画像マスクシートの支持体シートを除去して画像マスクを形成し、
(g)画像マスクの上からサンドブラスト処理を行い、
(h)流れる温水中に処理後のポリカーボネート材料を浸して残留する画像マスクと接着剤を除去する、
以上の工程を含むことを特徴とする、ポリカーボネート樹脂材料の表面への画像形成方法。

（２）画像マスクシートの水溶性感光性樹脂組成物が、(a)ポリビニルアルコールと１−ジアゾフェニルアミンのパラホルムアルデヒド縮合物の硫酸塩、塩酸塩、硝酸塩又はリン酸塩からなる組成物；(b)ポリビニルピロリドンと４，４’−ビスアジドスチルベン−２，２‘−ジスルホン酸ナトリウムからなる組成物；又は(c)ポリビニルメチルエーテルとモノ（ジ）アクリロキシエチルホスフェートからなる組成物のいずれか、又はこれらの混合物であることを特徴とする、前記（１）記載のポリカーボネート樹脂材料の表面への画像形成方法。

（３）画像マスク保持層が、ポリビニルアルコール、ポリビニルアルコール誘導体、ポリビニルブチラール、エチルセルロース、酢酸セルロース、及び硝酸セルロースからなる群から選ばれる１種または２種以上のものであることを特徴とする、前記（１）又は（２）に記載のポリカーボネート樹脂材料の表面への画像形成方法。

（４）画像マスクシートの水溶性感光性樹脂組成物層の厚さが０．０４ｍｍから２ｍｍであることを特徴とする、前記（１）ないし（３）のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂材料の表面への画像形成方法。

（５）画像マスク保持層の厚さが１μｍから３０μｍであることを特徴とする、前記（１）ないし（４）のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂材料の表面への画像形成方法。

（６）感圧性接着剤の熱可塑性樹脂が、分子量が１０，０００〜４００，０００のポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、酢酸ビニル共重合体、ポリビニルピロリドン、ビニルピロリドン共重合体、及びポリウレタンからなる群から選ばれる１種または２種以上のものであることを特徴とする、前記（１）ないし（５）のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂材料の表面への画像形成方法。

（７）感圧性接着剤のロジンエステルタッキファイヤーが、天然ロジン、変性ロジン、ロジンエステル、及び合成炭化水素樹脂からなる群から選ばれる１種または２種以上のタッキファイヤーであることを特徴とする、前記（１）ないし（６）のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂材料の表面への画像形成方法。

（８）工程(h)の洗い出し用の温水の温度が２５〜８０℃であることを特徴とする、前記（１）ないし（７）のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂材料の表面への画像形成方法。

（９）工程(h)の洗い出し後に、材料の表面の水分をふき取り、更に無水エタノールを加工後のポリカーボネート材料に注ぎ、柔らかい筆又はブラシを用いて残留物を除去し、これをそのまま流れる温水中に浸漬して残留物を洗い流すことを特徴とする、前記（１）ないし（８）のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂材料の表面への画像形成方法。

本発明の方法によって、被加工材料としてポリカーボネート樹脂を用いた場合には、サンドエッチング加工に用いた画像マスクや接着剤を完全に加工面から除去することができ、極めて高品質で、高精細の模様、文字等の画像をその表面に形成することができる。また、従来一般に合成樹脂材料を用いてサンドエッチング加工を行うと、加工後の材料の表面から画像マスク等の残留物の除去が困難でこれらの一部が残るという問題のほかに、水や溶剤による洗浄除去の際に一旦除去された画像マスク等の残渣がゲル状となって再び材料表面に再付着することがあり、このような再付着物の除去が極めて困難であったということもあいまって高品質のものを得ることができなかった。本発明の方法においては、細かい残留物も完全に除去できると同時に、このような残留物の再付着が起こらず、極めて高品質で高精細の画像等を容易に形成することができる。

次に、本発明を図面を用いて更に詳しく説明する。
まず、本発明に使用する画像マスクについて説明する。
本発明に使用する画像マスクのもととなるシート材料（「画像マスクシート」という。）は、ポリエステルフィルムなどの支持体シート４の上に、画像マスク保持層３を有し、更にその上に水溶性高分子と光架橋剤とを含有する水溶性感光性樹脂組成物層２を形成してなる、３層構造のシートである。

この画像マスクシート１の上に、図1（イ）に示すように、描くべき模様や文字その他の画像を、例えばトレーシングペーパーなどにプリンターで印刷したネガフィルム５を載せ、この上から紫外光６を露光させることによって、ネガフィルム５の画像の描かれていない透明な部分のみに画像マスクシート１を通して紫外光が露光され、画像の描かれている黒い部分は紫外光が遮断される。その結果、画像マスクシート１の上の水溶性感光性樹脂組成物層２は、画像の描かれていない透明な部分で樹脂の硬化が起こり、水に不溶性となる。一方、画像の描かれている部分は樹脂の硬化が起こらず、水溶性の樹脂のままとなっている。

次に、図１（ロ）に示すように、紫外光を露光した画像マスクシート１を、ネガフィルム５を除去した後、１７〜３５℃程度の温水１１で洗浄することによって、画像マスクシート１の上の水溶性感光性樹脂組成物層２の画像の描かれていた部分に対応する樹脂が洗い流され、紫外光が露光され硬化した部分の樹脂が支持体４の上に残り、画像部分が貫通透孔となった画像マスクシート１が得られる。

本発明の画像マスクに使用する水溶性感光性樹脂組成物は、水溶性高分子であり、かつ紫外線を照射することによって樹脂の架橋反応が起こり、樹脂組成物自体が硬化する性質を有するものである。このような水溶性感光性樹脂組成物として本発明に使用することができるものは、例えば、ポリビニルアルコールと１−ジアゾフェニルアミンのパラホルムアルデヒド縮合物の硫酸塩、塩酸塩、硝酸塩又はリン酸塩からなる組成物；ポリビニルピロリドンと４，４’−ビスアジドスチルベン−２，２‘−ジスルホン酸ナトリウムからなる組成物；ポリビニルメチルエーテルとモノ（ジ）アクリロキシエチルホスフェートからなる組成物、又はこれらの混合物などを挙げることができる。また、感光性樹脂組成物の水溶性高分子としてスチルバゾリウム基をアセタール化により導入したポリビニルアルコール、Ｎ−メチロールアクリルアミドを付加したポリビニルアルコールなどの分子内に光架橋性基を有する水溶性高分子も使用することができる。

本発明に使用する画像マスクシート１では、支持体シート４の上に画像マスク保持層３を有しており、その上に前記水溶性感光性樹脂組成物層２を有する。この画像マスク保持層３が存在するため、画像マスクしート１を加工面に接着した後支持体シート４を除去した後でも、画像を形成している樹脂層と一体となって接着して画像マスク７が形成され、画像マスク７の画像に変形や乱れが起こらない。
このような画像マスク保持層３は、ポリビニルアルコール、ポリビニルアルコール誘導体、ポリビニルブチラール、エチルセルロース、酢酸セルロース、硝酸セルロースなどから選ばれるものが使用できる。画像マスク保持層３にこのような材質のものを使用することにより、画像マスク保持層３は支持体シート４とは現像時には弱い接着力で付着しているが、水溶性感光性樹脂組成物層２とは比較的強固に接着している。従って、画像マスクシート１を加工材料面に接着し、支持体シート４を剥がす際に、画像マスク保持層３は支持体シート４から離れ、水溶性感光性樹脂組成物層２と接着した状態で加工材料面に残留し画像マスク7を形成する。

本発明に使用する画像マスク７を構成する前記水溶性感光性樹脂組成物層２は、その厚さが０．０４ｍｍ〜２ｍｍであることが好ましい。水溶性感光性樹脂組成物層２がこの厚さを有するために、得られる画像マスク７が、加工材料にサンドブラスト加工を行うに際して十分な抵抗を示すことができ、優れた画像を形成することができる。
また、画像マスク保持層３は、その厚さが１μｍ〜３０μｍであることが好ましい。この厚さであると、形成された画像マスクを壊さず確実に保持するとともに、加工材料にサンドブラスト加工を行う際に抵抗無く容易に除去される。

次に、図１（ハ）に示すように、加工材料であるポリカーボネート樹脂材料１３の表面に刷毛で感圧性接着剤（アプリケーションボンド）１２を均一に塗布し、この上に支持体シート４上に画像部分が貫通透孔となった画像マスクシート１のマスク面を載せて圧力を加えて接着させる。この際、塗布した感圧性接着剤を十分乾燥させることと、その後画像マスクシート１を接着する前にポリカーボネート樹脂材料１３の表面をドライヤーなどの温風によって暖めることが好ましい。このポリカーボネート樹脂材料１３の表面を暖めるという操作は、画像マスク７の持つ特性の一つである熱を加えることによって、接着が容易となることを利用するものである。次いで、支持体シート４を剥がして、ポリカーボネート樹脂材料１３の表面に画像マスク７を形成させる。

ここで使用する感圧性接着剤１２は、熱可塑性樹脂とロジンエステルタッキファイヤーとを含有し、更に必要に応じて界面活性剤、消泡剤、可塑剤、安定剤党を含む組成物であり、水に容易に分散する性質を有するものである。

この感圧性接着剤１２の非弾性熱可塑性樹脂は、分子量が１０，０００〜４００，０００のポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、酢酸ビニル共重合体、ポリビニルピロリドン、ビニルピロリドン共重合体、及びポリウレタンからなる群から選ばれるもの、またはこれらの混合物が使用できる。分子量は１０，０００〜４００，０００の範囲である。

また、この感圧性接着剤１２のロジンエステルタッキファイヤーは、天然ロジン、変性ロジン、ロジンエステル、及び合成炭化水素樹脂からなる群から選ばれるものが使用できる。これは加工面への粘着性、接着性を増加させるために添加される。

このようにして、図1（ハ）に示すように、加工材料であるポリカーボネート樹脂材料１３の表面に画像マスクシート１を接着し、次いで画像マスクシート１の支持体シート４を剥離して、画像マスク７を形成する。次いで、図２（ニ）に示すように、この画像マスク７の上から圧縮空気とともに研磨剤１４の細かい粒を吹き付けて技術的に高度なサンドエッチング加工を行う。研磨剤１４は、一般的にサンドエッチング加工に使用されるものの中から画像の精細さなどその目的に応じて適宜選択して使用する。研磨剤１４としては、白色アルミナ（酸化アルミニウム）などが使用することができる。

この技術的に高度なサンドエッチング加工を開始すると、図２（ニ）に示すように、まず最初にポリカーボネート樹脂材料１３の表面に形成された画像マスク７の画像マスク保持層３が除去され、次いで画像マスク７の画像部分である貫通透孔を通してポリカーボネート樹脂材料１３の表面に研磨剤１４が吹き付けられ、感圧性接着剤１２の層を除去し、更にポリカーボネート樹脂材料１３の表面を彫刻して画像を形成する。画像マスク７の貫通透孔以外の部分では、画像マスク７によってポリカーボネート樹脂材料１３が保護され、その表面に研磨剤１４は到達しない。なお、高品質で高精細の画像を描くためには、このサンドエッチング加工において、研磨剤の吹きつけ方法や吹き付け強度、研磨剤による画像マスクの除去などにかなりの技術的に高度な熟練を必要とする。

このようにして技術的に高度なサンドエッチング加工を終わったポリカーボネート樹脂材料１３は、その表面に画像マスク７や画像マスク７を接着した感圧性接着剤１２の一部が残っているため、図２（ホ）に示すように、これを２５〜８０℃程度の流れる温水１５中に浸漬して画像マスクを浮き上がらせ、この流動している温水１５によって浮き上がった画像マスク等の残留物を洗い流して除去する（「洗い出し」という。）。

次に、流れる温水１５による洗い出しによって画像マスク７の残留物等を除去したポリカーボネート樹脂材料１３に更にエタノール洗浄を行うことが好ましい。即ち、技術的に高度なサンドエッチング加工後のポリカーボネート樹脂材料１３では、流れる温水１５による洗い出しを行った後でも特に研磨剤１４により削られた画像部分に画像マスク保持層や感圧性接着剤の残留物１７、研磨剤の粒などが強く付着しており、流れる温水１５による洗い出しでは十分に除去することが困難な場合がある。
図２（ヘ）に示すように、このような技術的に高度なサンドエッチング加工後、流れる温水１５による洗い出しを行い、柔らかな布等で水分をふき取ったポリカーボネート樹脂材料１３に、更に無水エタノール１８をかけて柔らかいブラシや筆など１９で樹脂材料の表面の削られた部分をこすり、これらの残留物１７を除去することが好ましい。この無水エタノール洗浄を行った後、図２（ト）に示すように、これをそのまま上述の洗い出しと同様に流れる温水に浸漬して、除去された残留物１７を洗い流せばよい。この無水エタノール洗浄を行うことによって、特に彫刻された画像部分に強く付着する種々の残留物１７も完全に除去することができる。必要に応じてこの無水エタノール洗浄の操作を２〜３回繰り返してもよい。

従来から行われている方法では、合成樹脂材料にサンドエッチング加工を行うと、この画像マスクの残りが合成樹脂材料に強固に接着してしまい、その除去が極めて難しく、画像マスクの一部が樹脂材料の表面に残ってしまい、画像が汚れたり、画像マスクと合成樹脂材料の間に相互親和性があるため画像マスクが剥がれにくく、色ムラやヤケ、傷などが発生することが多く、高品質のきれいな画像を形成することができなかった。また、更に、温水や溶剤によって一旦樹脂材料の表面から剥離したマスクの残り等が再びゲル状となり、洗い出し中に再び樹脂材料の表面に再付着することがあり、これが一旦再付着するとその除去が極めて困難であり、画像の傷や汚れを生ずることとなり高品質の画像を形成することができなかった。

これに対して、本発明の方法によって、上述したような特定の水溶性の感光性樹脂組成物層からなる画像マスクを用い、これを上述のような熱可塑性樹脂とロジンエステルタッキファイヤーとを含有する感圧性接着剤を用いて、ポリカーボネート樹脂材料に接着して、これを技術的に高度なサンドエッチング加工を行った場合には、図２（ホ）に示すように、流れる温水による洗い出しによって画像マスクが浮き上がり、フィルム状のまま樹脂表面から離れて流れる温水によって持ち去られるため、マスク残渣が十分にポリカーボネート樹脂材料の表面から除去され、また剥離したマスク残渣の再付着も起こらず、極めてきれいな高精細で、高品質の画像を形成することができる。
洗い出しの温水の温度は２５〜８０℃であり、４０〜６０℃前後がより好ましく、６０℃前後がもっとも好ましい。２５℃以下の冷水を用いた場合には、画像マスクと感圧性接着剤の膨潤と溶解性が劣り、これらを十分に取り除くことができない。

しかし、ポリカーボネート樹脂材料或いはその他の合成樹脂材料に対して、従来からガラスや石、陶器類などのサンドエッチング加工に広く使用されている画像マスク、例えば商品名オーディルフィルムとして入手できるアクリルウレタン系の画像マスクや商品名ブルーマスクとして入手できる自己接着性の画像マスクがある。これらのマスクを用いて、合成樹脂材料にサンドブラスト加工を行った場合には、マスクの剥離がわるくこのような優れた効果は得られず、これらの合成樹脂材料の表面に高品質で高精細な画像を形成することはできなかった。即ち、オーデイルフィルムを用いた場合には、一旦くっついたマスクが容易には剥がすことができず、べたつきがあり、無理に剥がすことによって画像部分に汚れが残ったり、傷がつくような問題が発生する。ブルーマスクを用いた場合も、温水の洗い出しでも剥がれにくく、手などで無理に剥がすこととなり、画像や樹脂材料の表面を傷つけたり、汚す恐れがある。

次に、本発明を実施例によって更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。

実施例１：
ポリカーボネート樹脂で作られた、表面がつやのある黒色に成型された小型のグランドピアノ模型の天板に、次のように技術的に高度なサンドエッチング加工によって花柄の模様を描いた。
まず、画像マスクシート１として、ポリエステル樹脂の支持体４の上に厚さ１０μｍのポリビニルアルコールの画像マスク保持層３を有し、その上に厚さ０．３ｍｍのポリビニルアルコールと１−ジアゾフェニルアミンのパラホルムアルデヒド縮合物の硫酸塩からなる水溶性感光性樹脂組成物層２からなるシート１（商品名：Image Pro Red、メーカー名：AN IKONICS COMPANY）を用いた。図１（イ）に示すように、内部に紫外線蛍光灯６を備え、上部にすりガラスの板を有する紫外線照射機８のすりガラスの板の上に、トレーシングペーパーにたくさんの細かい線によって花柄模様を描いたネガフィルム５を載せ、その上に上記の画像マスクシート１を重ねて、更にこの上から板ガラスを載せ、紫外線カバー９をかぶせて、紫外線蛍光灯６で紫外光を数秒間照射した（図1（イ）は上下が逆の配置に描いている）。
次に、図１（ロ）に示すように、この紫外線照射を行った画像マスクシート１をアクリル樹脂板１０の上に載せて、上から２８℃の温水１１をふりかけ、ブラシで手早く露光面をこすって画像マスクシート１を洗った。花柄模様の描かれた部分が紫外線が照射されず感光性樹脂が硬化していないので、この部分のみ樹脂が洗い流され、その他の部分が支持体シート４の上に残った転写済みの画像マスクシート１が得られた。
一方、画像を描く小型のグランドピアノ模型の天板１３の表面に、分子量が約３０，０００のポリ酢酸ビニル共重合体からなる感圧性接着剤１２（商品名：Application Adhesive、メーカー名：PHOTOBRASIVE SYSTEMS）を刷毛で均一に塗布し、乾燥した。このグランドピアノ模型の天板１３をドライヤーの温風を数分間あてて温め、この上に図１（ハ）に示すように、上記の転写済みのマスクシート１を感光性樹脂面４が接着面となるように重ねて、強く押さえて転写済みのマスクシート１をグランドピアノ模型の表面に圧着した。

このマスクシート１を貼付したグランドピアノ模型の天板１３をサンドブラスト装置に入れ、表面の支持体シート４を剥がして、図２（ニ）に示すように、露出した画像マスク７の上から研磨剤１４を噴霧させて、技術的に高度なサンドエッチング加工を行った。使用した研磨剤１４は白色アルミナ（＃１２０）であった。サンドブラストを行うと、まず画像部分に残っている画像マスク保持層３が除去され、次いで花柄模様の部分に研磨剤１４が噴射されて、ポリカーボネート樹脂１３の表面が彫刻された。
次に、図２（ホ）に示すように、一方から他方に水が流れる構造の洗浄用容器に４０〜７０℃の温水１５を用意し、この中に上記で得た技術的に高度なサンドエッチング加工を行ったグランドピアノ模型の天板１３を入れて、数分間放置したところ、感圧性接着剤１２が温水に溶解し、グランドピアノ模型の天板１３に残っていた画像マスク７が剥がれて浮き上がり、温水１５とともに下流に流れ去った。このグランドピアノ模型の天板１３を柔らかな布でふき取っていったん水分を取り除き、次いでこのグランドピアノ模型の天板１３全体に無水エタノール１８をふりかけ、やわらかい筆で模様部分に残留しているマスク残渣１７や研磨剤の粒子をかき出して取り除き、これを再び洗浄用容器内で４０〜７０℃の流れる温水に浸漬し洗い流した。そして、柔らかな布で水分をふき取って、表面に花柄模様を描いたグランドピアノ模型の天板１３を得た。
花柄模様は無数の極めて細い線で描かれ、ぼかし加工などを施した技術的に高度で高精細の画像であったが、ポリカーボネート製のグランドピアノ模型の天板の表面は優れたつやをそのまま保持しており、曇りや汚れが全く見られず、かつ微細な線で描かれた繊細で高品質の花柄模様の画像が描かれていた。

比較例１：
画像マスクシートとして、ガラス製品などのサンドブラストによる彫刻に広く使用されているアクリルウレタン系のマスク（商品名：オーディル（ORDYL）、厚さ１００μｍ、メーカー名：東京応化工業株式会社）を用い、オーディルフィルム用接着剤（商品名：ＢＦ接着剤 NO.3、メーカー名：株式会社永瀬スクリーン印刷研究所）を用いて、実施例１と同様にして、ポリカーボネート製のグランドピアノ模型の天板に技術的に高度なサンドエッチング加工を行って花柄模様を描いた。
この場合には、洗い出しの際に画像マスクが樹脂材料から剥がれにくく、また塗布した接着剤の刷毛跡が残り、画像部分に汚れが残って高品質の花柄模様を得ることができなかった。

比較例２：
画像マスクシートとして、一般にガラス製品などのサンドブラストによる彫刻に使用されている自己接着性の画像マスク（商品名:Ultra Pro Blue、メーカー名：AN IKONICS COMPANY）を用いて、実施例１と同様にして、ポリカーボネート製のグランドピアノ模型に技術的に高度なサンドエッチング加工を行って花柄模様を描いた。ここで使用したブルーマスクは、支持体シートの上に感光性樹脂層を有し、その上に感光性感圧性接着剤層を有する自己接着性の画像マスクシートであり、感光性樹脂としてポリビニルアルコールのＮ−メチル−ｐ−ホルミルスチリル−ピリジニウムメトサルフェートのアセチル化物を主成分し、感光性感圧性接着剤は光架橋性感光性樹脂とともにロジンなどのタッキファイアーを含む組成物である。詳しくは、米国特許第５４１５９７１号公報に記載されている。
この場合は、洗い出しの際に自己接着性の画像マスクシートであったため、画像マスクはふやけるが、流水では樹脂材料から剥がれないため、手で剥がすなどの処理が必要で、マスクを剥がす際に樹脂材料の表面を傷つけるという問題があった。

比較例３：
画像を描く対象の樹脂材料として、ポリアクリル樹脂、塩化ビニル樹脂およびポリスチレン樹脂の板を用い、これらの樹脂材料の表面に本発明と同一の方法で得た画像マスクシートを用いて技術的に高度なサンドエッチング加工を行った。各樹脂材料は下記の寸法のテストピースを用い、これに実施例１と同一の花柄模様を描いた画像マスクシートを実施例１と同じ接着剤で接着し、紫外光を露光して画像マスクを形成した。この画像マスクを形成した各樹脂材料のテストピースを、実施例１と同様にサンドブラスト加工を行った後、洗い出しを行って画像マスクを除去した。
テストピースの材質と寸法：
・ポリアクリル樹脂 ・・・１８ｃｍ×１５ｃｍ、厚さ約１．５ｍｍ
・塩化ビニル樹脂 ・・・・１８ｃｍ×１５ｃｍ、厚さ約０．３ｍｍ
・ポリスチレン樹脂 ・・・１８ｃｍ×１５ｃｍ、厚さ約０．５ｍｍ

これらの各樹脂材料を用いた場合の画像マスクの剥離と描かれた画像の状態は以下のとおりであった。
即ち、ポリアクリル樹脂の場合は、サンドブラスト加工の際に接着力が弱く画像マスクが剥がれることがあり、彫りムラが出たり、洗い出しでマスクを除去したところ接着剤の塗布の跡が残った。塩化ビニル樹脂の場合は、画像マスクは多少剥がれにくくはなるが、接着したマスク内に気泡が残った。また、得られた画像に彫りムラが残ったり、気泡の跡が現れた。ポリスチレン樹脂の場合は、洗い出しで画像マスクを除去した後でも、画像マスクの跡が残っているか、接着剤が残っていた。ポリスチレン樹脂の場合は、加工時の熱で変変形しやすく取り扱いが困難であった。
いずれにしても、これらの樹脂材料では、本発明に使用するのと同一の画像マスクと接着剤を用いても、接着性が悪くて技術的に高度なサンドエッチング加工がうまく行えなかったり、温流水による洗い出しでもマスクや接着剤がきれいに除去されず、高品質で高精細のきれいな画像は得られなかった。

本発明の方法によって、ポリカーボネート樹脂を使用した種々の製品に、非常に高品質で高精細なきれいな画像を技術的に高度なサンドエッチング加工によって描くことができる。従って、塗り物と同じような高い美観が要求される高級な食器や家具類、調度品、高級玩具などに、その表面に技術的に高度なサンドエッチング加工を行って、繊細な、高品質で高精細の模様や文字などの装飾用の画像を描くことができ、このような用途に有用である。

図１は、本発明の一連の工程の前半を示す説明図である。 図２は、本発明の一連の工程の後半を示す説明図である。

符号の説明

１．画像マスクシート、
２．水溶性感光性樹脂組成物層、
３．画像マスク保護層、
４．支持体シート、
５．ネガフィルム、
６．紫外線蛍光灯、
７．画像マスク、
８．紫外線照射機、
９．紫外線カバー、
１０．アクリル樹脂板、
１１．温水、
１２．感圧性接着剤、
１３．グランドピアノ模型の天板、
１４．研磨剤、
１５．温水、
１６．洗浄用容器、
１７．マスク残渣、
１８．無水エタノール、

Claims (9)

1. (a)支持体シートの上に画像マスク保持層を有し、その上に水溶性高分子と光架橋剤とを含有する水溶性感光性樹脂組成物層を形成してなる画像マスクシートを用い、
   (b)この画像マスクシートの上に画像を描いたネガフィルムを載置して水溶性感光性樹脂組成物層に紫外光を照射して硬化させ、
   (c)ネガフィルムを除去後、画像マスクシートの水溶性感光性樹脂組成物層の非硬化部分を洗浄除去して画像マスクを得て、
   (d)被加工材料であるポリカーボネート樹脂材料の表面に、熱可塑性樹脂とロジンエステルタッキファイヤーとを含有する感圧性接着剤を塗布し、
   (e)この上に上記の画像マスクシートを接着し、
   (f)画像マスクシートの支持体シートを除去して画像マスクを形成し、
   (g)画像マスクの上からサンドブラスト処理を行い、
   (h)流れる温水中に処理後のポリカーボネート材料を浸して残留する画像マスクと接着剤を除去する、
   以上の工程を含むことを特徴とする、ポリカーボネート樹脂材料の表面への画像形成方法。
2. 画像マスクシートの水溶性感光性樹脂組成物が、(a)ポリビニルアルコールと１−ジアゾフェニルアミンのパラホルムアルデヒド縮合物の硫酸塩、塩酸塩、硝酸塩又はリン酸塩からなる組成物；(b)ポリビニルピロリドンと４，４’−ビスアジドスチルベン−２，２‘−ジスルホン酸ナトリウムからなる組成物；又は(c)ポリビニルメチルエーテルとモノ（ジ）アクリロキシエチルホスフェートからなる組成物のいずれか、又はこれらの混合物であることを特徴とする、請求項１記載のポリカーボネート樹脂材料の表面への画像形成方法。
3. 画像マスク保持層が、ポリビニルアルコール、ポリビニルアルコール誘導体、ポリビニルブチラール、エチルセルロース、酢酸セルロース、及び硝酸セルロースからなる群から選ばれる１種または２種以上のものであることを特徴とする、請求項１又は２に記載のポリカーボネート樹脂材料の表面への画像形成方法。
4. 画像マスクシートの水溶性感光性樹脂組成物層の厚さが０．０４ｍｍから２ｍｍであることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂材料の表面への画像形成方法。
5. 画像マスク保持層の厚さが１μｍから３０μｍであることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂材料の表面への画像形成方法。
6. 感圧性接着剤の熱可塑性樹脂が、分子量が１０，０００〜４００，０００のポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、酢酸ビニル共重合体、ポリビニルピロリドン、ビニルピロリドン共重合体、及びポリウレタンからなる群から選ばれる１種または２種以上のものであることを特徴とする、請求項１ないし５のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂材料の表面への画像形成方法。
7. 感圧性接着剤のロジンエステルタッキファイヤーが、天然ロジン、変性ロジン、ロジンエステル、及び合成炭化水素樹脂からなる群から選ばれる１種または２種以上のタッキファイヤーであることを特徴とする、請求項１ないし６のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂材料の表面への画像形成方法。
8. 工程(h)の洗い出し用の温水の温度が２５〜８０℃であることを特徴とする、請求項１ないし７のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂材料の表面への画像形成方法。
9. 工程(h)の洗い出し後に、材料の表面の水分をふき取り、更に無水エタノールを加工後のポリカーボネート樹脂材料に注ぎ、柔らかい筆又はブラシを用いて残留物を除去し、これをそのまま流れる温水中に浸漬して残留物を洗い流すことを特徴とする、請求項１ないし８のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂材料の表面への画像形成方法。

Images