JP6026784B2 - フッ素樹脂シートへの印刷方法 - Google Patents

Description

本発明は、フッ素樹脂シートに印刷を行う技術に関する。

例えば広告やデザイン等の表示のために表面に印刷するシートとしての樹脂シートが公知である。
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。

ところで、フッ素樹脂シートに対して印刷を行いたいという需要がある。例えば、カバンや文具品、広告等として用いられるフッ素樹脂シートに模様や文字等を印刷することができれば美観や広告宣伝効果の向上を図ることができると共に耐久性に優れたシートとすることができる可能性がある。
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。

しかしながら、フッ素樹脂シートへの印刷は、フッ素樹脂の撥水性、撥油性等の性質が仇となり、非常に困難であり、事実上殆ど行われていない。フッ素樹脂でない樹脂、例えば、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂等に対してであれば、例えば、特開昭６０−２５７９３に開示されたように、昇華熱転写方式の印刷を行えることが知られているが、同方式での印刷を実用に耐えるレベルでフッ素樹脂シートへの印刷に転用するのは実質的に不可能であった。

もっとも、例えば、特開平７−８２５１９に記載の如くフッ素樹脂系の塗料を用いればフッ素樹脂シートへの印刷を実現することは可能ではあるが、フッ素樹脂系の塗料は非常に高価であるから使用するに適切でない。他方、上述の特開平７−８２５１９に記載の発明では、フッ素樹脂系の塗料の溶剤を揮発させて粘度を高めることにより適切な印刷を行えることを開示する。しかしながら、溶剤を揮発させる処理は更なるコスト高騰を招くし、また粘度がある程度以上に向上したフッ素樹脂系の塗料は、一般的な印刷に向かない。実際上述の出願に開示されているのは絶縁材料としてのフッ素樹脂にて被覆された電線を覆うフッ素樹脂にラインを入れるという用途にとどまるのであって、ある程度の意匠性等を目的とする一般的な印刷に用いることまでは意図しない。

本願発明は、フッ素樹脂シートにコストを抑えつつ印刷を行えるようにする技術を提供することを課題とする。

上述の課題を解決するため、本願発明者は以下の２つの発明を提案する。便宜上それらをそれぞれ、第１発明、第２発明と呼ぶ。

第１発明は、印刷の対象となる面である対象面が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フッ素樹脂シートへの印刷方法であって、前記対象面のうちインクを固定したい場所に穴を穿ち、前記穴に、インクを入れ込む、というものである。
上述のように、一般に、フッ素樹脂シートの表面にインクを固定するのは難しい。しかしながら、本願発明者は、フッ素樹脂シートに穴が設けられている場合には、その穴の中に入れ込まれたインクは穴の中にそのまま固定されるということを見出した。本願の第１発明によれば、小さな穴のそれぞれに所望の色のインクを入れ込んでいくことで、ドット絵、或いは点描の如き印刷を可能とする。他方、フッ素樹脂シートの対象面に穴を設けること、及びフッ素樹脂シートの対象面に設けた穴にインクを入れ込むことはいずれも、大した手間もかからず、またコストの高騰も招き難い。
なお、第１発明は、予め対象面に穴の穿たれたフッ素樹脂シートを用いて印刷を行うものであっても良い。例えば、印刷の対象となる面である対象面が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フッ素樹脂シートへの印刷方法であって、前記フッ素樹脂シートとして、前記対象面のうちインクを固定したい場所に穴が穿たれたものを用い、前記穴に、インクを入れ込む、フッ素樹脂シートへの印刷方法であってもよい。この発明でも、上述の場合に得られたのと同等の作用効果を得られる。

第２発明は、印刷の対象となる面である対象面が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フッ素樹脂シートへの印刷方法であって、前記対象面のうちインクを固定したい場所に、インクを少なくともその先端に付着させた針で穴を穿つことにより、当該穴に前記針に付着させたインクを入れ込む、フッ素樹脂シートへの印刷方法である。
この方法は、第１発明におけるフッ素樹脂シートの対象面への穴の形成と、穴の中へのインクの入れ込みの双方をまとめて行うというものである。第２発明によっても、フッ素樹脂シートの対象面にドット絵、或いは点描の如き印刷を可能とする。また、第１発明と同様に、手間、コストの高騰も招き難い。

第１発明、及び第２発明の場合ともに、フッ素樹脂シートの対象面には、少なくとも一つの、普通は複数であり、事実上は多数の穴が設けられるが、すべての穴にインクが入れ込まれる必要はない。また、穴は、フッ素樹脂シートの対象面の全体に、例えば均等に存在していても良いが、インクを固定することが必要な部分にのみ存在していても良い。穴は、例えば、縦横均等に、つまり、フッ素樹脂シートの対象面をＸＹ平面と見た場合における格子点上に設けることができる。
なお、「穴」の文字は本来、底のある窪みを意味し、底のない貫通孔をその字義に含まないが、本願におけるフッ素樹脂シートの対象面に設けられる「穴」はフッ素樹脂シートを貫通するものであっても良い。つまり、本願における「穴」の文字は、フッ素樹脂シートを貫通するいわゆる「孔」の意味をも含むものとする。
第１発明、第２発明における穴は、その直径を、例えば、０．１ｍｍ〜１．５ｍｍとすることができる。シートに穴を開ける事によって、シート強度への影響が懸念されるが、この範囲であれば、シート強度を実用上問題ないレベルで維持しながら、印刷することができると共に、穴にインクを入れ込む量を適量とすることができる。

第１発明、第２発明で用いられるインクは、既存のもので構わないが、例えば、第１発明、第２発明で用いるインクとして、その粘度が５０ｍＰａ・ｓ〜５００ｍＰａ・ｓの範囲のものを用いることができる。粘度が５０ｍＰａ・ｓより小さいとフッ素樹脂シートへの定着性があまり良くなくなり、粘度が５００ｍＰａ・ｓより大きくなると穴に入れ込む場合等における取り扱いが不便になるから、上述の範囲の粘度のインクであれば、フッ素樹脂シートへの印刷に用いるに適している。
また、第１発明、第２発明で用いるインクは、油性のものとすることができる。溶剤が水やアルコールである水性インクでフッ素樹脂に印刷すると、フッ素樹脂の撥水性によりインクを弾いてしまうが、油性インクは、溶剤に有機溶剤が使用されているため、フッ素樹脂シートの表面へのインクの固定は難しいものの、穴の中への固定を可能にすることができる。

第１発明、第２発明ともに、前記穴に前記インクを入れ込んだ後に、前記対象面を使用するインクの溶剤の沸点以上、使用するインクの色素の熱分解温度以下の温度で加熱することができる。上記温度範囲で対象面を加熱すると、インクの色素を熱分解させることなく、穴の内部に露出するフッ素樹脂にインクをよく浸透させることができ、穴の内部に対するインクの定着性が上がるからである。

フッ素樹脂シートの対象面を形成するフッ素樹脂はその種類を問わない。その例として、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。
フッ素樹脂シートの前記対象面を形成するフッ素樹脂がＰＴＦＥであれば、本願の第１発明、第２発明による対象面に対する印刷を良好に行い易い。フッ素樹脂の中でもＰＴＦＥは、周知のように、ボイドと呼ばれる空隙をその内部に持ちやすく、そのボイドにインクを浸透させやすいからである。

本願発明の第１実施形態で用いられるフッ素樹脂シートの構成を概略的に示す断面図。 図１に示したフッ素樹脂シートの対象面に穴を穿った状態を示す平面図。 本願発明の第２実施形態における印刷方法を概略的に示す側面図。

以下、本発明の好ましい第１、第２実施形態を説明する。
両実施形態において共通する対象には共通する符号を付すものとし、共通する説明は場合により省略するものとする。

≪第１実施形態≫
この実施形態では、図１にその断面を示したようなフッ素樹脂シート１に対して、印刷を行う。
フッ素樹脂シート１はその両面が印刷の対象となっても良いし、その片面のみが印刷の対象となっても良い。この実施形態では、図１中上側の面のみを印刷の対象とすることとする。つまり、この実施形態では、フッ素樹脂シート１の図１における上側の面が対象面となる。
この実施形態のフッ素樹脂シート１は、ガラス繊維１１で構成された基材を備えている。基材は、ガラス繊維１１を編んで、或いは織って作られている。この実施形態の基材はガラス繊維１１を織ったものである。
フッ素樹脂シート１は、また、その対象面がフッ素樹脂でできている。この実施形態のフッ素樹脂シート１は、ガラス繊維１１で形成された基材の両面をフッ素樹脂１２で覆うことによって構成されている。フッ素樹脂シート１は、その対象面がフッ素樹脂でできている限り、他の層を備えていても良いし、また、基材を備えていなくても良い。フッ素樹脂１２としては、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ、ＰＦＡ、ＥＴＦＥ、ＰＶＤＦ、ＰＶＦを選択可能であり、またこれらの２種以上を混合させたものも選択可能である。この実施形態のフッ素樹脂１２は、これには限られないがＰＴＦＥである。
この実施形態のフッ素樹脂シート１は、基材の両面にフッ素樹脂の粒子を含有する分散液を塗布し、分散液を乾燥させ、その後フッ素樹脂の沸点以上の温度で焼成して作られたものとされている。その結果、フッ素樹脂としてのＰＴＦＥはボイドと呼ばれる空隙を持つものとなっている。
なお、上記ＰＴＦＥには、酸化チタンやガラスビーズ等の無機物の微粒子が含有されていてもよく、この場合、上記焼成時に発生するＰＴＦＥと無機物の微粒子の間に発生する微少なクラックにもインクが浸透しやすい。
また、上記ＰＴＦＥ層の表面にＦＥＰやＰＦＡからなる別のフッ素樹脂による層が設けられていても良く、また、これらの層に上記無機物の微粒子が含有されていても良い。これによって、ボイドの発生の少ないＰＴＦＥ以外のフッ素樹脂に対しても焼成時に微少なクラック等を生じさせることによって、インクを浸透しやすくできる。

フッ素樹脂シート１の対象面に対する印刷は、以下のようにして行なわれる。
印刷を行うには、まず、フッ素樹脂シート１の対象面に穴を穿つ。なお、穴は、フッ素樹脂シート１を貫通しても良いが、この実施形態では、穴は基材の手前までの深さであるものとする。
穴をフッ素樹脂シート１の対象面に穿つ方法はどのようなものであっても構わない。例えば、一本の針を用い、その針を対象面の異なる位置に何度も突き刺すことにより、フッ素樹脂シート１の対象面に多数の穴を穿つことができる。或いは、多数の針を一纏めにしたもの（例えば、剣山）を用い、その針の先端を対象面に当接させた状態で背後から剣山を対象面に押付けることにより、多数の針をフッ素樹脂シート１の対象面にまとめて突き刺して、フッ素樹脂シート１の対象面に一度に多数の穴を穿つことも可能である。

穴２は、例えば、図２の（Ａ）に示したように、縦、横の間隔が一定であっても良い。この実施形態では、穴２の中心から、最も近くにある穴２の中心までの距離は、５ｍｍである。
また、穴２は、例えば、図２の（Ｂ）に示したように、ある範囲では単位面積あたりの穴２の数が他の部分よりも多く、ある範囲では単位面積あたりの穴２の数が他の部分よりも少なくなっていても良い。後者の最も極端な例は、ある範囲において穴２が存在しない場合である。図２（Ｂ）の例では、その左上の部分における単位面積あたりの穴２の数は対象面の他の部分よりも多く、また、右上、左下の部分における単位面積あたりの穴２の数は対象面の左上の部分よりも少なく、そして、その右下の部分おいては穴２が存在しない。穴２の単位面積あたりの数を変える場合、対象面に対して印刷される色を濃くしたい部分では穴２の単位面積あたりの数を増やすようにするのが一般的である。
なお、図２（Ａ）、（Ｂ）の例では、いずれも、穴２の径はすべて同じであり、その直径は、０．１ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲で決定することができ、この実施例では１．０ｍｍである。もっとも、穴２の直径は、上述の範囲の中で穴２毎に変化させることもできる。大きな穴２を用いれば、その部分における印刷された色が穴２の小さな部分よりも濃くなる。

次に、穴２の中にインクを入れ込む。インクの例としては、墨汁や、油性のペンキを挙げることができる。
これには限られないが、この実施形態におけるインクは、油性であり、粘度は、５０ｍＰａ・ｓ〜５００ｍＰａ・ｓである。
上記ペンキには、例えば、株式会社アサヒペン社製の「油性スーパーコート」を使用することができる。もっとも、油性のインクはこれには限られず、市販の大抵のものを用いることができる。
溶媒としては、トルエン、テルピン油、アセトン、酢酸メチル、酢酸エチル、ヘキサン、石油エーテル、メタノール、エタノール、IPA、イソブタノール、メチルエチルケトン、ジアトンアルコール、ブチルセロソルブキシレン、あるいはこれらの混合物が利用でき、上記インクの粘度を印刷可能な範囲に調整する必要がある場合は、上記溶媒をインクに加える。
粘度の調整は、市販の粘度計、例えば、株式会社トキメック製の粘度計「ＶＩＳＣＯＭＥＴＥＲ ＢＬ型」を使用してインクの粘度を測定しながらインクに上記溶媒を徐々に加えつつ攪拌を行い、粘度を所望の範囲にすることにより行える。

穴２の中にインクを入れ込む方法はどのようなものであっても構わない。
この実施形態では、穴２を穿ったフッ素樹脂シート１の略水平に保たれた対象面にインクを塗布することにより、インクが穴２の中に自然に入り込むようにした。

次に、対象面に付着したインクを拭き取る。穴２の中にはインクが穴２の壁面に付着した状態で残る。そして、フッ素樹脂シート１の対象面を、対象面から若干の距離を置いて見ると、ドット絵、或いは点描の如く印刷が行われた状態となっている。
これにて、フッ素樹脂シート１への印刷を終了しても良いが、この実施形態では、フッ素樹脂シート１の対象面を加熱することで、穴２の内壁へのインクの定着性を高める。
フッ素樹脂シート１の加熱は例えば、熱した金属製の板に対してフッ素樹脂シート１の対象面を接触させたり、フッ素樹脂シート１の対象面に熱風を吹き付けることにより実現できる。このとき対象面の温度が、使用するインクの溶剤の沸点以上で、使用するインクの色素の熱分解温度以下となるようにする。そうすることで、インクの色素を熱分解させることなく、穴の内部に露出するフッ素樹脂にインクをよく浸透させることができ、穴の内部に対するインクの定着性が上がるからである。
以上によりフッ素樹脂シート１の対象面に対する印刷が終了する。

≪第２実施形態≫
この実施形態でもフッ素樹脂シートに印刷を行うが、印刷が行われるフッ素樹脂シートは、第１実施形態のフッ素樹脂シート１と同じもので良い。
第２実施形態で実施される印刷方法は、第１実施形態で説明した印刷方法と多くの部分で共通する。第１実施形態の印刷方法は、フッ素樹脂シート１の対象面に穴２を設け、その後穴２にインクを入れ込むというツーステップで、穴２にインクを入れ込むまでの処理が実行されたが、第２実施形態では、フッ素樹脂シート１の対象面に穴２を穿つ処理と、その穴２にインクを入れ込む処理とを同時に、ワンステップで行う。

第２実施形態でも、針をフッ素樹脂シート１の対象面に突き刺すことによりフッ素樹脂シート１の対象面に穴２を穿つが、対象面に突き刺される針に予めインクを付着させておく。なお、インクは、第１実施形態で説明したものと同様のもので良い。
針は例えば、１本であり、その針をフッ素樹脂シート１の対象面に突き刺す都度針にインクを付着させても良い。
さもなくば、針を有するものとして、第１実施形態で説明した剣山を用いても良い。剣山３は、図３に示したように本体３１と多数の針３２を備えている。そして剣山３の針３２の先端付近には、インク４が付着されている。この状態で、例えばプレス機を用いるなどして剣山３に矢印Ｘ方向の力を加えて、剣山３の針３２をフッ素樹脂シート１の対象面に突き刺し、その後剣山３を引き上げれば、針３２によって穿たれた穴２の中にインクが付着した状態となる。

その後、穴２の壁面を構成するフッ素樹脂に対するインクの定着性を上げるためにフッ素樹脂シート１の対象面を加熱しても良いことは、第１実施形態で説明した通りである。

１ フッ素樹脂シート
２ 穴
３ 剣山
３２ 針
４ インク

Claims (9)

1. 印刷の対象となる面である対象面がフッ素樹脂でできており、前記対象面の深さ方向のうちのインクが固定される部分がフッ素樹脂のうちのＰＴＦＥでできているフッ素樹脂シートへ印刷を行うフッ素樹脂シートへの印刷方法であって、
   前記対象面のうちインクを固定したい場所に穴を穿ち、
   前記穴に、その粘度が５０ｍＰａ・ｓ〜５００ｍＰａ・ｓの範囲のインクを入れ込む、
   フッ素樹脂シートへの印刷方法。
2. 印刷の対象となる面である対象面が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フッ素樹脂シートへの印刷方法であって、
   前記対象面のうちインクを固定したい場所に穴を穿ち、
   前記穴に、インクを入れ込み、
   前記穴に前記インクを入れ込んだ後に、前記対象面を使用するインクの溶剤の沸点以上、使用するインクの色素の熱分解温度以下の温度で加熱する、
   フッ素樹脂シートへの印刷方法。
3. 印刷の対象となる面である対象面がフッ素樹脂でできており、前記対象面の深さ方向のうちのインクが固定される部分がフッ素樹脂のうちのＰＴＦＥでできているフッ素樹脂シートへ印刷を行うフッ素樹脂シートへの印刷方法であって、
   前記フッ素樹脂シートとして、前記対象面のうちインクを固定したい場所に穴が穿たれたものを用い、
   前記穴に、その粘度が５０ｍＰａ・ｓ〜５００ｍＰａ・ｓの範囲のインクを入れ込む、
   フッ素樹脂シートへの印刷方法。
4. 印刷の対象となる面である対象面が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フッ素樹脂シートへの印刷方法であって、
   前記フッ素樹脂シートとして、前記対象面のうちインクを固定したい場所に穴が穿たれたものを用い、
   前記穴に、インクを入れ込み、
   前記穴に前記インクを入れ込んだ後に、前記対象面を使用するインクの溶剤の沸点以上、使用するインクの色素の熱分解温度以下の温度で加熱する、
   フッ素樹脂シートへの印刷方法。
5. 印刷の対象となる面である対象面がフッ素樹脂でできており、前記対象面の深さ方向のうちのインクが固定される部分がフッ素樹脂のうちのＰＴＦＥでできているフッ素樹脂シートへ印刷を行うフッ素樹脂シートへの印刷方法であって、
   前記対象面のうちインクを固定したい場所に、その粘度が５０ｍＰａ・ｓ〜５００ｍＰａ・ｓの範囲のインクを少なくともその先端に付着させた針で穴を穿つことにより、当該穴に前記針に付着させたインクを入れ込む、
   フッ素樹脂シートへの印刷方法。
6. 印刷の対象となる面である対象面が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フッ素樹脂シートへの印刷方法であって、
   前記対象面のうちインクを固定したい場所に、インクを少なくともその先端に付着させた針で穴を穿つことにより、当該穴に前記針に付着させたインクを入れ込み、
   前記穴に前記インクを入れ込んだ後に、前記対象面を使用するインクの溶剤の沸点以上、使用するインクの色素の熱分解温度以下の温度で加熱する、
   フッ素樹脂シートへの印刷方法。
7. 前記インクとして、油性のものを用いる、
   請求項１〜６のいずれかに記載のフッ素樹脂シートへの印刷方法。
8. 前記穴の直径を、０．１ｍｍ〜１．５ｍｍとする、
   請求項１〜６のいずれかに記載のフッ素樹脂シートへの印刷方法。
9. フッ素樹脂シートの前記対象面を形成するフッ素樹脂がＰＴＦＥである、
   請求項２、４又は６に記載のフッ素樹脂シートへの印刷方法。

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