JP5843468B2 - フッ素樹脂シートへの印刷方法 - Google Patents
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Description
前記樹脂シートに利用できる可能性のある樹脂として、フッ素樹脂がある。フッ素樹脂は、その撥水性、撥油性などからその表面に汚れが付着しにくいため、長期間美観を保つことができると共に、他の樹脂より耐久性に優れた材料として有用であるため、そのようなフッ素樹脂を用いたフッ素樹脂シートもまた優れた特性を持つ。
或いは、他の用途で使用済みのフッ素樹脂シートに何らかの印刷を行うことができれば、使用済みのフッ素樹脂シートの再利用についての新たな途も開けるかもしれない。
第1発明の方法では、フッ素樹脂シートの対象面に、印刷に先立って微細な空隙をその表面に有する受容層を形成する。出願人の研究によれば、微細な空隙を有する受容層は、当該フッ素樹脂シートの対象面への印刷を昇華インクを転写するいわゆる昇華熱転写方式にて行う場合、その微細な空隙に含浸した昇華インクを受容して保持するように機能する。より詳細には、この空隙は、使用するインクが昇華した際に一度気化したインクが通れるようなものであれば良く、例えば、1〜100nm程度の径を有する空隙であるのが好ましい。しかも昇華熱転写方式の印刷は広く用いられているものであり、コストが特別高いものではなく、また、印刷特性についても一般的なレベルを保つには困難はない。それ故、本願発明の方法によれば、フッ素樹脂シートに、コストを抑えつつ、また、印刷特性を保ちつつ印刷を行えるようになる。
なお、この方法は、既存の(例えば使用済みの)フッ素樹脂シートの対象面に印刷を行う場合の他、フッ素樹脂シートへの受容層の形成から印刷までを同一人が連続して行う場合などに実施できる。
第2発明の方法は、微細な空隙を有する受容層を対象面に当初から持つフッ素樹脂シートを印刷の対象とし、その対象面(正確には対象面に設けられた受容層の表面)に昇華熱転写方式での印刷を行うものである。受容層の存在により、この方法でも、フッ素樹脂シートに、コストを抑えつつ、また、印刷特性を保ちつつ印刷を行えるようになる。
微粒子を形成する無機物質は例えば、鉱物又は金属酸化物とすることができる。いずれも安価で入手しやすいものが多い。
鉱物の例としては、シリカ、タルク、炭酸カルシウム、ゼオライトを挙げることができ、金属酸化物の例としては、酸化チタン、アルミナ、酸化亜鉛、マグネシウム、ハフニウム、ニオブ、タンタル、クロミウム、モリブデン、タンブステン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、銀、カドミウム、アルミニウム、インジウム、ケイ素、錫、アンチモンを挙げることができる。微粒子は、これらの少なくとも一つで形成することができる。
前記第2のフッ素樹脂として、前記第1のフッ素樹脂より融点の低いものを用いてもよい。この場合、第2のフッ素樹脂を焼成する場合の温度を、第2のフッ素樹脂の融点以上で且つ第1のフッ素樹脂の融点以下とすれば、第1のフッ素樹脂の性状に大きな影響を与えずに、受容層を形成することができる。
第1のフッ素樹脂、第2のフッ素樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、テトラフルオロエチレン-エチレン共重合体(ETFE)、ポリビニリデンフルオライド(PVDF)、ポリビニルフルオライド(PVF)などがあるが、これには限られない。これらの2種以上を上記フッ素樹脂として含んでいてもよい。
第2のフッ素樹脂として、第1のフッ素樹脂より融点の低いものを用いるのであれば、第1のフッ素樹脂をPTFEとした場合、第2のフッ素樹脂をFEP、PFAのいずれかとすることができる。
なお、第1発明、第2発明における、フッ素樹脂シートは、その全体がフッ素樹脂でできている必要はない。
さらに、受容層の表面は多少凸凹しているほうが好ましく、表面粗さ(Ra)を3μm〜500μmとすることができる。この範囲の表面粗さにする事によって、表面積を増大させ、さらにインクを受容層に取り入れやすくなる。
前記昇華インクを転写する過程で前記対象面に前記転写面を当接させる場合の圧は、例えば、50〜1000kgf/m2とすることができる。この範囲以外の圧にすると印刷がにじむ可能性がある。
フッ素樹脂シート1は、その中心に繊維の織物である基材1Aを含み、その両面を、被覆層1Bで被覆されて構成されている。
必ずしもこの限りではないが、基材1Aは織物であり、また、必ずしもこの限りではないが、織物を構成している繊維はガラス繊維である。もっとも、基材1Aは、織物でなく、編物であっても、不織布であってもよく、また、織物を構成する繊維は、他の無機繊維(例えば、シリカ繊維、バサルト繊維)、金属繊維など、ガラス繊維以外の繊維により形成されていても構わない。
被覆層1Bは、フッ素樹脂でできている。被覆層1Bを構成するフッ素樹脂は、PTFE、FEP、PFA、ETFE、PVDF、PVFなどの1種、或いは2種以上でできており、この実施形態では、その厚さを200μmとしたが、1μm〜1mmとすることが好ましい。
この実施形態では、必ずしもこの限りではないが、被覆層1Bを構成するフッ素樹脂はPTFEである。
被覆層1Bは、基材1Aの上に、PTFEと水と界面活性剤とを混合した公知の分散液を塗布し、それをPTFEの融点以上の適宜の温度で焼成して形成される。なお、この実施形態における焼成の温度は、必ずしもこの限りではないが、360℃である。また、焼成時間は3分〜20分程度とし、焼成する前に乾燥工程を設けても良い。
受容層2は、フッ素樹脂と微粒子でできている。受容層2を構成するフッ素樹脂は、PTFE、FEP、PFA、ETFE、PVDF、PVFなどの1種、或いは2種以上であり、この実施形態ではその厚さを3μmとしたが、1μm〜100μmの厚さとすることが好ましい。
この実施形態では、必ずしもこの限りではないが、受容層2を形成するフッ素樹脂は、被覆層1Bを形成するフッ素樹脂よりも融点が低いものを選択するものとする。例えば、FEP、PFAのいずれか、を受容層2を形成するフッ素樹脂として選択する。より具体的には、必ずしもこの限りではないが、この実施形態では受容層2を形成するフッ素樹脂をFEPとする。
受容層2に含まれる微粒子は、受容層2に微細な空隙を生じさせるものであり無機物質である。微粒子を形成する無機物質は例えば、鉱物又は金属酸化物とすることができ、鉱物であれば、シリカ、タルク、炭酸カルシウム、ゼオライトから、金属酸化物であれば、酸化チタン、アルミナ、酸化亜鉛、マグネシウム、ハフニウム、ニオブ、タンタル、クロミウム、モリブデン、タンブステン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、銀、カドミウム、アルミニウム、インジウム、ケイ素、錫、アンチモンから適当に選択することができる。微粒子は、これらのうちの複数を含んでいてもよい。必ずしもこの限りではないが、この実施形態では受容層2に含まれる微粒子は、酸化チタンである。その径は、この実施形態では一次粒子径が7nmであるが、これも必ずしもこの限りではなく、1nm〜100nm程度のものを用いる事が好ましい。
受容層2は、フッ素樹脂シート1の一方の被覆層1Bの上に、FEPと微粒子と水と界面活性剤とを混合した分散液を塗布し、それをFEPの融点以上の温度で焼成して形成される。なお、フッ素樹脂シート1の被覆層1Bが設けられた面が、本願発明で言う対象面に相当する。この実施形態では、この焼成の温度はFEPの融点(270℃)以上、PTFEの融点(327℃)以下の範囲とし、より具体的には、これには限られないが、300℃とする。また、焼成時間は3分〜20分程度とし、焼成する前に乾燥工程を設けても良い。
なお、分散液中の微粒子の量は、重量で、FEPの5〜60%の範囲とする。
このようにすることで、受容層2には多数の微細な空隙が形成される。
かかる昇華熱転写方式での印刷には市販の昇華熱転写方式のプリンタを用いることができる。この実施形態では、加工後の上記フッ素樹脂シートを、当該プリンタでの印刷が可能な大きさである200mm×250mmの大きさに整えてから印刷を行うこととする。この印刷に用いることのできるプリンタの一例としては、セイコーエプソン株式会社が製造販売する、PM−D600等がある。
かかる印刷時の状況を、概念的に図3に示す。
印刷に際しては、受容層2の表面に、昇華インクを乗せた転写紙3の昇華インクを乗せた面である転写面を当接させ、サーマルヘッド4で挟み込むことにより、転写面から受容層2の表面に昇華インクを転写させる。このときの転写面と受容層2の間の圧は、50〜1000kgf/m2とするが、この実施形態では、200kgf/m2とする。
昇華インクは、一般的なものであり、熱転移性染料(昇華染料)、界面活性剤、および水を含有している。熱転移性染料は分散染料が好ましいが、アゾイック染料、建染染料、カチオン染料でもよい。
これにより、フッ素樹脂シート1の対象面に、印刷を行うことができる。
上述の方法で加工してその一方の面に受容層を設けたフッ素樹脂シートに、セイコーエプソン株式会社製の上述のプリンタを用いて印刷を行ったところ、以下の結果を得た。
試験の場合におけるサーマルヘッドの温度条件と、フッ素樹脂シートへの当接時間、及び印刷の結果は以下の通りである。
試験1:185℃で30秒 →NG
試験2:185℃で20秒 →OK
試験3:185℃で10秒 →OK
試験4:220℃で 5秒 →OK
試験5:220℃で10秒 →NG
OKと試験結果が記載された試験2〜4は、ムラのない印刷が行えたものである。NGと試験結果が記載された試験1、5は、フッ素樹脂シートが焦げたように変色を生じた。
1A 基材
1B 被覆層
2 受容層
3 転写紙
4 サーマルヘッド
Claims (8)
- 印刷の対象となる面である対象面が第1のフッ素樹脂でできているフッ素樹脂シートへ印刷を行う方法であって、
フッ素樹脂シートの前記対象面に、第2のフッ素樹脂と無機物質の微粒子とを含むディスパージョンを塗布し、焼成することで、対象面を被覆する第2のフッ素樹脂による受容層を形成する過程、
前記受容層の表面に、昇華インクを乗せた転写面を、前記転写面と前記対象面とを接触させる時間と、前記転写面の温度とを前記フッ素樹脂シートに変色が生じないように制御しつつ当接させ、前記転写面から前記受容層の表面に前記昇華インクを転写する過程、
を含んでおり、
前記微粒子として、前記ディスパージョンを前記対象面に塗布し、焼成したときに、前記受容層に微細な空隙を生じさせるものを用いる、
フッ素樹脂シートへの印刷方法。 - 印刷の対象となる面である対象面が第1のフッ素樹脂でできているフッ素樹脂シートの前記対象面に、第2のフッ素樹脂と無機物質の微粒子とを含むディスパージョンを塗布し、焼成することで、対象面を被覆する第2のフッ素樹脂による受容層を形成したものであり、前記微粒子として、前記ディスパージョンを前記対象面に塗布し、焼成したときに、前記受容層に微細な空隙を生じさせるものが用いられたフッ素樹脂シートへ印刷を行う方法であって、
前記受容層の表面に、昇華インクを乗せた転写面を、前記転写面と前記対象面とを接触させる時間と、前記転写面の温度とを前記フッ素樹脂シートに変色が生じないように制御しつつ当接させ、前記転写面から前記受容層の表面に前記昇華インクを転写する過程、
を含んでいる、
フッ素樹脂シートへの印刷方法。 - 前記微粒子は、鉱物又は金属酸化物である、
請求項1又は2記載の印刷方法。 - 前記微粒子は、シリカ、タルク、ゼオライト、炭酸カルシウム、酸化チタン、アルミナ、酸化亜鉛、マグネシウム、ハフニウム、ニオブ、タンタル、クロミウム、モリブデン、タンブステン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、銀、カドミウム、アルミニウム、インジウム、ケイ素、錫、アンチモンの少なくとも一つである、
請求項3記載のフッ素樹脂シートへの印刷方法。 - 前記昇華インクを転写する過程で前記受容層の表面に前記転写面を当接させる場合の圧を、50〜1000kgf/m2とする、
請求項1又は2記載のフッ素樹脂シートへの印刷方法。 - 前記第2のフッ素樹脂として、前記第1のフッ素樹脂より融点の低いものを用い、前記第2のフッ素樹脂を焼成する場合の温度を、前記第2のフッ素樹脂の融点以上で且つ前記第1のフッ素樹脂の融点以下の温度とする、
請求項1又は2記載のフッ素樹脂シートへの印刷方法。 - 前記第1のフッ素樹脂をPTFEとし、前記第2のフッ素樹脂をFEP、PFAのいずれかとする、
請求項6記載のフッ素樹脂シートへの印刷方法。 - 印刷の対象となる面である対象面が第1のフッ素樹脂でできているフッ素樹脂シートへ昇華熱転写方式での印刷を行うための、フッ素樹脂シートの前処理方法であって、
フッ素樹脂シートの前記対象面に、第2のフッ素樹脂と無機物質の微粒子とを含むディスパージョンを塗布し、焼成することで、対象面を被覆する第2のフッ素樹脂による受容層を形成する過程を含み、
前記微粒子として、前記ディスパージョンを前記対象面に塗布し、焼成したときに、前記受容層に微細な空隙を生じさせるものを用いる、
フッ素樹脂シートの前処理方法。
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