JP5294728B2 - レーザーエッチング品の製造方法およびレーザーエッチング品 - Google Patents

Description

本発明は、家電製品、音響機器、自動車のインジケータなどの表示パネルやキーボタンなどの成形品の表面にレーザー光を使用して鮮明な文字、記号などを付与するレーザーエッチング品の製造方法に関する。

従来、樹脂成形品１０１の表面に樹脂組成物の樹脂色と異なる塗料を塗って塗膜１０２を形成し、その塗膜１０２の一部にレーザー光を照射して塗膜１０２を除去してレーザーエッチング品１０３を形成し、その照射領域（塗膜除去した部分）から見える下地の色・模様・文字等を見せる技術がある（図６参照）。レーザーエッチング品１０３は例えば車載用のオーディオパネル、キーボタン等に使用されている。

特開平７−２１６１１６

しかし、上記工法では塗膜１０２を除去した部分と除去しない部分の境界では段差が出る、すなわち除去した塗膜厚み分の凹部が生じてしまう。その結果、形成されたキーボタンを長期間使用すると、この凹部に指の垢などの汚れがたまり下地の樹脂成形品１０１の発色が損なわれて表示が見にくくなる。また、この境界段差をきっかけとしてこの凹部の周囲の塗膜が剥がれてしまう問題があった。

本発明はレーザー光照射によっても、この凹部を生じさせないようにして上記問題の解決をはかることにより、塗膜を除去した部分の鮮明な表示を維持でき、周囲が剥がれないレーザーエッチング品の製造方法を提供することを目的とする。

本発明は前記目的を達成するため、以下のような特徴を備える。

本発明のレーザーエッチング品の製造方法は、レーザー光照射によりレーザー光が照射された領域が発泡する樹脂成形品の上に加飾層が積層された加飾成形品に対し、表面に加飾層が積層された側から加飾成形品の一部にレーザー光を照射して、レーザー光が照射された領域の加飾層を除去し、さらにレーザー光の照射を継続してその領域の樹脂成形品表面を発泡させることにより発泡層を形成することを特徴とする。

また、上記の発明において、樹脂成形品に積層する加飾層を転写フィルムの転写で形成してもよい。

また、上記の発明において、発泡層の表面を加飾層の表面とほぼ同一面としてもよい。

また、上記の発明において、発泡層の表面を加飾層の表面から盛り上げてもよい。

本発明のレーザーエッチング品は、上記いずれかに記載のレーザーエッチング品の製造方法で形成することを特徴とする。

本発明のレーザーエッチング品の製造方法によると、レーザー光が照射されて加飾層が除去された後、あるいはレーザー光が照射されて加飾層が除去されると同時に樹脂成形品の表面が発泡する。この発泡により加飾層が除去された部分に出来る凹部を埋めることができる。レーザー光が照射された領域で凹部が生じないので、この領域に汚れがたまらず鮮明な表示を維持できる。また、加飾層を除去した部分と除去しない部分の境界部をきっかけに加飾層が剥がれてしまう事もない。

また、上記の発明によると、加飾層を転写フィルムの転写層で形成することもできる。したがって、簡便に加飾層を形成することができる。

また、上記の発明によると、発泡層の表面を加飾層の表面とほぼ同一面とすることもできる。したがって、表面が滑らかなレーザーエッチング品を得ることができる。

また、上記の発明によると、発泡層の表面を加飾層の表面から盛り上げることもできる。したがって、発泡層を目の不自由な人のための点字として使用することができる。

図面を参照しながらこの発明の実施の形態について詳しく説明する。

図１は、本発明のレーザーエッチング品の製造方法を示す断面図である。図２は、樹脂成形品の表面に加飾層を設けるための転写フィルムの断面図である。図３は、転写法により樹脂成形品の表面に加飾層を設ける方法を示す断面図である。図４は、成形同時転写法により樹脂成形品の表面に加飾層を設ける方法を示す断面図である。図５は、本発明のレーザーエッチング品の製造方法により形成されたレーザーエッチング品の一例の断面図である。図６は、従来のレーザーエッチング品の製造方法により製造されたレーザーエッチング品の断面図である。

樹脂成形品１は、レーザー光照射で発泡を起こす樹脂組成物である。樹脂成形品１としては、樹脂単体の他に、レーザー光により樹脂組成物の発泡を引き起こす、または助成する添加物を含んでも良い。これらの樹脂としては例えばポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ（メタ）アクリレート系樹脂、アクリル系樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリイミド樹脂等の公知の熱可塑性樹脂およびこれらを変性した樹脂が使用できる。これらの樹脂は単独あるいは２種以上を混合して使用することも可能である。また、樹脂組成物の発泡を引き起こす、または助成する添加物としては、１．添加物自体が変化を起こして樹脂発泡をさせるものや、２．添加物が樹脂を溶融・熱分解させ発泡を誘起するもの等が使用可能である。１の添加物としては、発泡剤、ガラスバルーン、シラスバルーン、酸化鉄、コバルト酸化物等の遷移金属化合物等があり、２の添加物としては、カーボンブラック、遷移金属化合物等がある。これらの発泡を引き起こす、または助成する添加物の含有量は、特に範囲はないが、樹脂成形品の強度面から樹脂組成物１００部に対し０．１〜２０部の範囲で添加することが好ましい。本発明においては、特にカーボンブラックを０．０１〜１．０重量％配合するのが安価でもあり、優れた効果が得られる。カーボンブラックの配合量が０．０１重量％未満では充分なマーキングを行うことができず、逆に１．０重量％を越えるとレーザー照射によって樹脂成形品表面が発泡せずに削れて窪みを生じてしまうためコントラストの良いマーキングが難しくなる。

また、レーザー照射によるマーキングを大きく損なわない範囲で、必要に応じて公知の添加剤等を加えることができる。例えば、無機充填剤、酸化防止剤、耐熱安定剤、紫外線吸収剤、光安定剤等の安定剤、帯電防止剤、難燃剤、難燃助剤、染料や顔料等の着色剤、潤滑剤、可塑剤、離型剤、界面活性剤、結晶化促進剤、結晶核剤等を配合することも可能である。上記顔料としては無機系顔料、有機系顔料、メタリック顔料、パール顔料、蛍光顔料等が上げられる、有機系顔料としては、アゾ系顔料、フタロシアニン計顔料、アントラキノン系顔料、ペリノン計顔料。キナクリドン系顔料等がある。

無機充填剤の場合無機充填剤の形状には特に制約はなく、繊維状、粉粒状、板状等のいずれでもよいが、好ましくは粉粒状及び板状の無機充填剤であり、また、その色は白色系あるいは淡色のものが好ましく、例えば、タルク、炭酸カルシウム、酸化チタン等が挙げられる。これらの無機充填剤をさらに配合するにあたっては、添加量は１〜５０重量％が好ましい。

いずれにせよ、樹脂成形品１がレーザーのエネルギーを透過せずに吸収するために有色であることが好ましい。

この樹脂成形品１の上に加飾層２を積層形成することにより加飾成形品６を形成する。

樹脂成形品１の表面に形成される加飾層２としては、塗料を直接樹脂成形品１の表面に形成してもよい。塗料としては、ポリビニル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリビニルアセタール系樹脂、ポリエステルウレタン系樹脂、セルロースエステル系樹脂、アルキド樹脂などの樹脂をバインダーとし、適切な色の顔料または染料を着色剤として含有する着色インキを用いるとよい。加飾層は、グラビア印刷法、スプレーコーティングなどにより形成するとよい。これら加飾層２と樹脂成形品１とは直接密着するように選択する。密着しない場合はアンカー層などの相互の密着を助ける層を設けても良い。この場合は、後述のレーザー光を照射した部分はアンカー層も除去することになる。

加飾層２を形成するために転写シート１１を用いてもよい。転写シート１１について説明する。転写シート１１は、基体シート１２の上に絵柄層１４を備える転写層１６が少なくとも形成されたものである（図２参照）。後述する転写法または成形同時転写法によって、転写フィルム１１を樹脂成形品１に融着させ、転写フィルム１１の基体シート１２を剥離して、転写フィルム１１の転写層１６を加飾層２として樹脂成形品１の表面に転写した加飾成形品６を形成する。

基体シート１２としては、ポリエステル系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ナイロン樹脂、ビニロン樹脂、アセテート樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアクリル系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂などのプラスチックシートを使用することができる。基体シート１２の厚さとしては、１０〜１００μｍのものを使用するとよい。基体シート１２はそれ自体で剥離性を有するものを用いるとよい。また、より剥離性を安定させるために、離型層（図示せず）を形成してもよい。離型層は転写工程後に基体シート１２とともに除去される層である。離型層の材質としては、シリコーン樹脂、メラミン樹脂、アルキッド樹脂、エポキシ樹脂などの硬化性樹脂を用いるとよい。離型層の形成方法としては、ロールコート法、スプレーコート法などのコート法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法などの印刷法がある。

また、基体シート１２あるいは離型層との剥離をより確実にするために、必要に応じて剥離層１３を形成してもよい。剥離層１３は、転写後または成形同時転写後に基体シート１２を剥離した際に、基体シート１２または離型層から剥離して被転写物の最外面となる層である。剥離層１３の材質としては、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、セルロース系樹脂、ゴム系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂などのほか、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体系樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体系樹脂などのコポリマーを用いるとよい。剥離層１３に硬度が必要な場合には、紫外線硬化性樹脂などの光硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂などの放射線硬化性樹脂、熱硬化性樹脂などを選定して用いるとよい。剥離層１３の形成方法としては、グラビアコート法、ロールコート法、コンマコート法などのコート法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法などの印刷法がある。

絵柄層１４の材質としては、ポリビニル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリビニルアセタール系樹脂、ポリエステルウレタン系樹脂、セルロースエステル系樹脂、アルキド樹脂などの樹脂をバインダーとし、適切な色の顔料または染料を着色剤として含有する着色インキを用いるとよい。絵柄層１４の形成方法としては、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、オフセット印刷法などの通常の印刷法などを用いるとよい。絵柄層１４の厚さとしては、１〜３０μｍが好ましい。絵柄層１４は着色インキに限らず、金属蒸着層等を形成して金属光沢のある意匠表現をする場合もある。金属蒸着層の材質としては、アルミ、クロム、銅、スズなどを用いる。金属蒸着層の形成は、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法などを用いればよい。

また、接着層１５を必要に応じて形成してもよい。接着層１５は、転写法または成形同時転写法により転写材を樹脂成形品１に接着させるための層である。樹脂成形品１の材質がポリアクリル系樹脂の場合は、接着層１５の材質としてポリアクリル系樹脂を用いるとよい。また、樹脂成形品１の材質がポリフェニレンオキシド・ポリスチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、スチレン共重合体系樹脂、ポリスチレン系ブレンド樹脂の場合は、これらの樹脂と親和性のあるポリアクリル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリアミド系樹脂などを、接着層１５の材質として使用すればよい。接着層１５の形成方法としては、グラビアコート法、ロールコート法、コンマコート法などのコーティングや、グラビア印刷、スクリーン印刷法などを用いるとよい。接着層１５の乾燥膜厚は、１〜５μｍとするのが一般的である。

転写法によって、上記転写シート１１から、樹脂成形品１上へ加飾層２として転写層１６を転写する転写工程は次のようにして行う。まず、樹脂成形品１の表面に、転写シート１１の接着層１５側を密着させる。次に、シリコンラバーなどの耐熱ゴム状弾性体２１を備えたロール転写機、アップダウン転写機などの転写機を用い、温度８０〜２６０℃程度、圧力５００〜２０００Ｐａ程度の条件に設定した耐熱ゴム状弾性体２１を介して転写シート１１の基体シート１２側から熱と圧力とを加える。こうすることにより、接着層１５が樹脂成形品１表面に接着する。最後に、冷却後に基体シート１２を剥がすと、転写層１６が樹脂成形品１の表面に加飾層２として転写され、転写工程が完了する（図３参照）。

成形同時転写法によって、上記転写シート１１から、樹脂成形品１上へ加飾層２として転写層１６を転写する転写工程は次のようにして行う。まず、可動型と固定型とからなる成形用金型３１内に転写シート１１を送り込む。その際、枚葉の転写シート１１を１枚ずつ送り込んでもよいし、長尺の転写シート１１の必要部分を間欠的に送り込んでもよい。長尺の転写シート１１を使用する場合、位置決め機構を有する送り装置を使用して、転写シート１１と成形用金型３１との見当が一致するようにするとよい。また、転写シート１１を間欠的に送り込む際に、転写シート１１の位置をセンサーで検出した後に転写シート１１を可動型と固定型とで固定するようにしてもよい。成形用金型３１を閉じた後、ゲートから成形樹脂３２を金型内に射出充填させ、樹脂成形品１を形成するのと同時にその面に転写シート１１を接着させる（図４（ａ）参照）。樹脂成形品１を冷却した後、成形用金型３１を開いて樹脂成形品１を取り出す。最後に、基体シート１２を剥がすと、転写層１６が樹脂成形品１の表面に加飾層２として転写された加飾成形品６が形成され、転写工程が完了する（図４（ｂ）参照）。

樹脂成形品１の表面に加飾層２が積層された加飾成形品６の一部にレーザー光３を照射して、レーザーエッチングを行うためのレーザー装置としては、例えば炭酸ガスレーザー装置、ルビーレーザー装置、半導体レーザー装置、アルゴンレーザー装置、エキシマレーザー装置、ＹＡＧ レーザー装置、ＶＹＯ_４レーザー装置等を挙げることができる。中でも、波長１０６４ｎｍのＮｄ：ＹＡＧレーザー、８２４ｎｍのＡｌＧａＡｓレーザー等の半導体レーザー等が一般的で使用しやすい。

樹脂成形品１の表面に加飾層２が積層された加飾成形品６に対し、表面に加飾層２が積層された側から加飾成形品６の一部にレーザー光３を照射する（図１（ａ）参照）。レーザー光３を照射して任意の文字や図形を形成する方法として、例えばレーザー光３を固定して加飾成形品６を前後左右に移動する方法や、加飾成形品６を固定してレーザー光３を前後左右に移動する方法を使用できる。レーザー光３を照射すると、レーザー光３が照射された領域の加飾層２がレーザー光３のエネルギーによって焼失されることによって除去され、加飾層が除去された直後、あるいはレーザー光が照射されて加飾層が除去されると同時に樹脂成形品１の照射部が軟化溶解する（図１（ｂ）参照）。この段階では照射領域で加飾層２の厚み分の凹部が生じた状態となる。さらにレーザー光の照射を継続すると、樹脂成形品１の照射部の最表面部は焼失されるものの、樹脂成形品１の照射部の内部では溶解樹脂中に含まれる樹脂中に含まれる低分子量樹脂成分、分解生成物・添加剤などの揮発成分が高温に熱せられ気化・または発泡することによって、樹脂成形品１の照射部が盛り上がり、発泡層４となる。レーザー光３の照射時間、照射強度などを調節することにより、加飾層２と発泡層４との天面位置をほぼ同じくさせて両者の間に段差を生じさせないようにすることができる（図１（ｃ）参照）。この発泡層４の表面に汚れがたまることがないので発泡層４の発色が損なわれず表示を鮮明に維持できる。また、加飾層２と発泡層４の間に段差がないので、両者の境界部をきっかけに加飾層２が剥がれてしまう事もない。この状態でレーザー光３の照射を中止すると、発泡層４は内部に多数の泡を含んだ状態で冷却固化され、レーザーエッチング品５が形成される。この発泡層４は元の樹脂成形品１の色と異なる場合があり、多くは光を乱反射し乳白色となって見える。なお、実際のところはレーザー光３の照射から発泡層４の形成までの工程はほぼ同時に起こっている。

また、レーザー光３の照射を調節することによって、発泡層４の表面が加飾層２の表面から盛り上げることもできる（図５参照）。この場合、発泡層４を目の不自由な人のための点字として用いることができる。点字を指の触覚で読み取りやすくするため、発泡層４の加飾層２表面からの隆起高さを約０．５〜０．６ｍｍ程度とするのが好ましい。なお、レーザー光３の照射をかけすぎると、発泡層４が焼失してしまい、レーザーエッチング品５に凹部ができてしまう。

厚さ３８μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムを基体シート１２とし、次いで、剥離層１３、絵柄層１４、接着層１５を順次グラビア印刷法により形成して、転写シート１１を得た。剥離層１３、絵柄層１４は、それぞれアクリル系樹脂からなるインキを用いて形成した。また、接着層１５は塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体系樹脂からなるインキを用いて形成した。

次いで、このようにして得た転写シート１１を、成形用金型の間に配置し、型締めした後、成形樹脂３２を射出して一体化し、型開き後、転写シート１１の基体シート１２を剥離して樹脂成形品１の上に加飾層２として転写層１６が転写された加飾成形品６を得た。

次いで、波長１０６４ｎｍのＮｄ：ＹＡＧレーザー装置を用いて、この加飾成形品６の一部にレーザー光３を照射して、レーザー光３が照射された領域の加飾層２を除去し、さらにレーザー光３の照射を継続してその領域の樹脂成形品１表面を発泡させることにより発泡層４を形成することにより、発泡層４の表面が加飾層２の表面とほぼ同一面であるレーザーエッチング品５を得た。

このようにして得たレーザーエッチング品５は、レーザー光３が照射された領域である発泡層４の表面に汚れがたまらず鮮明な表示を維持できた。また、加飾層２と発泡層４との境界部をきっかけに加飾層２が剥がれてしまう事もなかった。

本発明のレーザーエッチング品の製造方法を示す断面図である。 樹脂成形品の表面に加飾層を設けるための転写フィルムの断面図である。 転写法により樹脂成形品の表面に加飾層を設ける方法を示す断面図である。 成形同時転写法により樹脂成形品の表面に加飾層を設ける方法を示す断面図である。 本発明のレーザーエッチング品の製造方法により形成されたレーザーエッチング品の一例の断面図である。 従来のレーザーエッチング品の製造方法により製造されたレーザーエッチング品の断面図である。

符号の説明

１ 樹脂成形品
２ 加飾層
３ レーザー光
４ 発泡層
５ レーザーエッチング品
６ 加飾成形品
１１ 転写シート
１２ 基体シート
１３ 剥離層
１４ 絵柄層
１５ 接着層
１６ 転写層
２１ 耐熱ゴム状弾性体
３１ 成形用金型
３２ 成形樹脂
１０１ 樹脂成形品
１０２ 塗膜
１０３ レーザーエッチング品

Claims (5)

1. レーザー光照射によりレーザー光が照射された領域が発泡する樹脂成形品の上に加飾層が積層された加飾成形品に対し、表面に加飾層が積層された側から加飾成形品の一部にレーザー光を照射して、レーザー光が照射された領域の加飾層を除去し、さらにレーザー光の照射を継続してその領域の樹脂成形品表面を発泡させることにより発泡層を形成することを特徴とするレーザーエッチング品の製造方法。
2. 樹脂成形品に積層された加飾層が転写フィルムの転写層を転写して形成されたものである請求項１に記載のレーザーエッチング品の製造方法。
3. 発泡層の表面を加飾層の表面とほぼ同一面とする請求項１〜２のいずれかに記載のレーザーエッチング品の製造方法。
4. 発泡層の表面を加飾層の表面から盛り上げる請求項１〜２のいずれかに記載のレーザーエッチング品の製造方法。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載のレーザーエッチング品の製造方法で形成されたレーザーエッチング品。

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