JP6131538B2 - 多孔質印材およびその製造方法およびスタンプ - Google Patents
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- C08J2333/08—Homopolymers or copolymers of acrylic acid esters
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- C08L2207/00—Properties characterising the ingredient of the composition
- C08L2207/04—Thermoplastic elastomer
Description
しかし、従来の多孔質印材にレーザー彫刻を施すと、レーザービームが照射された部分の樹脂が燃焼蒸発するだけでなく、その周辺の樹脂も同時に溶融してしまうので、図1のaのような印判となってしまってシャープなエッジを有する印判を得ることができなかった。
よって、当該印判にインキを内蔵させたスタンプの印影は、ぼやけた輪郭となり、かつ、にじみが生じたりしていた。
また、レーザー彫刻を施すと熱可塑性樹脂が過剰に溶融してしまい、押印の際、べたつく欠点があった。
スチレンと共役ジエンの共重合体を水素添加した熱可塑性エラストマーであって、ポリスチレン−ポリブタジエン共重合体、ポリスチレン−ポリブタジエンジブロック共重合体、ポリスチレン−ポリブタジエントリブロック共重合体、ポリスチレン−ビニルポリブタジエントリブロック共重合体、ポリスチレン−ポリイソプレン共重合体、ポリスチレン−ポリイソプレンジブロック共重合体、ポリスチレン−ポリイソプレントリブロック共重合体、ポリスチレン−ビニルポリイソプレントリブロック共重合体から選ばれる少なくとも1つの水添スチレン系熱可塑性エラストマーと、
無機化合物のうち珪酸塩から選ばれる少なくとも1つの充填剤とからなり、
前記熱可塑性樹脂および/または前記熱可塑性エラストマーは架橋されてなる連続気泡を有する多孔質印材。
前記熱可塑性樹脂は、前記熱可塑性エラストマーの2倍〜30倍の割合で混合されている連続気泡を有する多孔質印材。
前記熱可塑性樹脂は、ガラス転移温度が摂氏0℃以下である連続気泡を有する多孔質印材。
前記多孔質印材はタイプOデュロメーター硬度75以下(米国規格ASTM D 2240準拠 タイプO)とした連続気泡を有する多孔質印材。
低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、エチレン・α−オレフィン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル共重合体から選ばれる少なくとも1つの熱可塑性樹脂と、
スチレンと共役ジエンの共重合体を水素添加した熱可塑性エラストマーであって、ポリスチレン−ポリブタジエン共重合体、ポリスチレン−ポリブタジエンジブロック共重合体、ポリスチレン−ポリブタジエントリブロック共重合体、ポリスチレン−ビニルポリブタジエントリブロック共重合体、ポリスチレン−ポリイソプレン共重合体、ポリスチレン−ポリイソプレンジブロック共重合体、ポリスチレン−ポリイソプレントリブロック共重合体、ポリスチレン−ビニルポリイソプレントリブロック共重合体から選ばれる少なくとも1つの水添スチレン系熱可塑性エラストマーと、
無機化合物のうち珪酸塩から選ばれる少なくとも1つの充填剤との混合物に、
水溶性化合物からから選ばれる少なくとも1つの気泡形成剤と、多価アルコールから選ばれる少なくとも1つの気泡形成助剤と、有機過酸化物から選ばれる少なくとも1つの架橋剤とを混合して成形材料を得る混合工程と、
前記成形材料を加熱し、前記熱可塑性樹脂および/または前記熱可塑性エラストマーを前記架橋剤を用いて架橋させて成形物を得る架橋成形工程と、
前記架橋成形工程で得られた成形物から前記気泡形成剤と前記気泡形成助剤を抽出して連続した気泡を有する多孔質成形体を得る抽出工程と、
を備える連続気泡を有する多孔質印材の製造方法。
連続気泡を有する多孔質印材にレーザー彫刻を施して印判とし、当該印判にスタンプ用インキを内蔵させてなるスタンプ。
よって、インキを含浸させると、インキ吸蔵量も充分で、にじみやかすれのない鮮明な捺印が可能な印判を提供することができる。また、レーザービームが照射された部分の樹脂が完全に燃焼蒸発するので、深い深度の彫刻をしてもべたついた印判になることは無く、彫刻カスも発生しないので、加工後の洗浄工程が不要である。
また、本発明による多孔質印材は、レーザー彫刻時に煤が全く発生せず、類似する他の印材がレーザー彫刻後に加工面を洗浄しなければならないのに対して、洗浄工程が必要なく、また、大気中に放出された煤を除去するための吸引装置を必要としない長所がある。
更に、レーザー彫刻時に悪臭が全く発生しないので、悪臭条例等の法令で定められる臭い吸着装置が不要であって、印判製造コストを大幅に削減することができる。
また、耐熱性および耐溶剤性を兼ね備えている優れた多孔質印材を得ることができる。
本発明は熱可塑性樹脂と熱可塑性エラストマーと充填剤とからなり、前記熱可塑性樹脂と前記熱可塑性エラストマーは架橋されており、かつ、連続気泡を有する多孔質印材である。
本発明で用いられる熱可塑性樹脂は、本発明多孔質印材の主成分となる材料であって、低密度ポリエチレン(LDPE)(ガラス転移温度:約−125℃)、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)(ガラス転移温度:約−100℃)、高密度ポリエチレン(HDPE)(ガラス転移温度:約−120℃)、エチレン・α−オレフィン共重合体(ガラス転移温度:約−51℃)、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)(ガラス転移温度:約−42℃)、エチレン−アクリル共重合体(ガラス転移温度:0℃〜−80℃)といったエチレン系樹脂から少なくとも1つを選択して用いることができる。これらの樹脂の2つ以上を混合しても全く問題なく用いることができ、任意の配合比率で混合可能である。これらのエチレン系樹脂は、ポリオレフィン樹脂の中でも特にガラス転移温度や融点が低く、適度な弾力性があり、後述する熱可塑性エラストマーとの相溶性が良いので、浸透印用多孔質印材に最適であり選択的に用いられる。これらのエチレン系樹脂は、完全燃焼を促すため、ガラス転移温度が摂氏0℃以下のものが好ましく用いられる。
本発明では、クレー、タルク、白雲母、ウォラストナイト、蛇紋石、パイロ充填剤イト、カオリナイト、ハロイサイト、セリサイト、モンモリロナイトといった珪酸塩を使用すると最も好ましい結果を得ることができた。その理由は不明であるが、レーザー彫刻時の輪郭のシャープ度合、スタンプ用インキの吐き出し具合において、浸透印用多孔質印材として最適な性能を有していた。
珪酸塩以外の炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化チタン、炭酸マグネシウム、ドロマイト、酸化アルミニウムといった充填剤も使用可能であるが、珪酸塩ほどの性能を得ることはできなかった。
架橋には、架橋剤が用いられ、特に有機過酸化物が用いられる。有機過酸化物としては、ジアルキルパーオキサイド、パーオキシケタール、ヒドロペルオキシド、ペルオキシエステル、ジアルキルペルオキシドなどを用いることができるが、混練加工する段階で100℃前後に加熱されるため、140〜170℃の分解温度が高い有機過酸化物が望ましい。
このような硬度の多孔質印材にするには、前記熱可塑性樹脂と熱可塑性エラストマーの混合物は後述する架橋中間シート中5〜50重量%、前記充填剤は後述する架橋中間シート中5〜50重量%、前記架橋剤は後述する架橋中間シート中0.1〜5重量%の配合比率とすることが適切であって、気泡径10〜300μmの気泡同士がそれぞれ連結されている多孔質印材において、気泡率30〜80%の多孔質印材とすることが適切である。
本発明のような連続気泡を有する多孔質化した印材を製造するには、発泡法、焼結法、溶出法などが一般に知られている。
その中でも本発明では、気泡径にばらつきがなく均一な気泡を作成するため、気泡径が一定であって、気泡が均一に分散でき、気泡同士の連結路の設計が比較的容易に行なえる方法であるところの、溶出法を選択する。
本発明に使用することができる気泡形成剤としては、塩や糖などの水溶性化合物をあげることができ、微粉末のものが用いられる。塩は、微粉末化し易く、熱可塑性樹脂の加工温度(40℃〜180℃)において分解せず、かつ、加熱後は水によって容易に抽出できる化合物が好まれ、具体的には塩化ナトリウム、硫酸ナトリウム、硝酸ナトリウムなどの金属塩が好ましく用いられる。粒径は1〜500μmのものを使用する。糖は、ペントースやヘキトースなどの単糖類、サッカロースやマルトースなどの二糖類、デンプンやグリコーゲンなどの多糖類、ペンタエリスリトールのいずれも使用でき、粒径は1〜500μmのものを使用する。気泡形成剤は、塩と糖をそれぞれ単独で用いてもよいし、併用して用いてもよく、用途によって適宜選択すればよい。
本発明に使用することができる気泡形成助剤としては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコール共重合体、ポリエチレングリコールアルキルエーテル、ポリプロピレングリコールアルキルエーテル、ポリビニルアルコール、グリセリンなどの多価アルコールを用いることができる。具体的には、2価と3価のアルコールを併用することが望ましい。
2価アルコールとしては、ポリエチレングリコールが挙げられ、なかでも平均分子量が1,000以上のものが使用しやすい。ポリエチレングリコールは、抽出助剤でとしての効果だけでなく、気泡形成剤の分散剤としても機能する。3価アルコールとしては、グリセリンが挙げられる。グリセリンは、抽出助剤としての効果もあるが、多孔質印材の引き裂き強度を強くする役割が大きい。ポリエチレングリコールのみで抽出した多孔質印材は、引き裂き強度が弱かったり、膨潤して寸法安定性が悪くなったりするのでグリセリンを用いることが望ましい。このように、2価と3価のアルコールを併用してバランスを取ることで、抽出性・物性・インキ吸収性に優れた成形物を得ることができる。
次に、前記マスターバッチをカレンダーロール機にてシート状に延ばして成形し、まず中間シートを作成する。
次に、架橋成型工程として、この中間シートを熱プレス機などで架橋剤の分解温度以上で加熱する。そうすると、熱可塑性樹脂と熱可塑性樹脂、または、熱可塑性エラストマーと熱可塑性エラストマー、または、熱可塑性樹脂と熱可塑性エラストマーの全部または一部が架橋した架橋中間シートが得られる。また、前記マスターバッチをシート押出機にて架橋剤の分解温度以上で加熱しながらシート状に押し出して、架橋中間シートを作成することも可能である。
架橋・成形する温度と時間は、熱可塑性樹脂組成物が溶融軟化して、多孔形成助剤が溶融または軟化する温度であり、かつ架橋剤が分解して架橋物ができる120〜170℃の範囲である。時間は、予熱・エアー抜き・ガス抜きを含めて3〜15分程度である。架橋・成形温度が180℃を超えると架橋反応が速くなるため、予熱段階で架橋反応が進みすぎて良好な成形物が得られない。また、架橋・成形温度が100℃未満になると架橋反応が充分に成立しないため、成形型から離型しない部分が出来たりして良好な成形物が得られない。架橋・成形時間については、あまりに短いと架橋反応が終了していない場合があり、良好な成形物が得られないことがある。また、架橋・成形時間が長いと生産性が低くなりコスト高になる。
次に、抽出工程として、水などの抽出溶媒を用いて、前記架橋中間シートから気泡形成剤および気泡形成助剤を完全に抽出し、その後、脱水乾燥させると本発明の連続気泡を有する多孔質印材を得ることができる。本発明は架橋されているため熱安定性に優れている。そのため70〜100℃の温度の熱水で抽出しても気泡は損なわれない。本発明のように架橋されている成形物と、同じ組成の架橋されていない成形物とを、気泡形成剤の抽出時間で比較すると、加温効果により数倍速い時間で抽出を完了することができる。したがって抽出工程にかかる時間を短縮することができ、特に短納期の商品には有利に働く。
以上の工程で得られる多孔質印材は、成形材料に配合した気孔形成剤の量に応じた気孔率を有し、また均質な連続気泡体となる。また、基材となる熱可塑性樹脂が架橋されているため、耐熱性・耐摩耗性・引っ張り強度など、物理的特性が、原料である熱可塑性樹脂組成物より強化される。このため、従来適用が困難であった耐熱・耐摩耗性が必要な用途に特に有用である。
前記多孔質印材に、炭酸ガスレーザー彫刻機やYAGレーザー彫刻機を用いて、非印面部分を0.1〜10mm程度の深度に彫刻することにより、図1のbのような印面を形成する。その後、スタンプ用インキを吸収させ、インキを内蔵したスタンプを得ることができる。
(実施例1)
・混合工程:
気泡形成剤として5〜60μmの塩化ナトリウム61.4重量%をニーダーに投入し90℃に加熱しながら撹拌する。
次に、熱を90℃に保ちながら気泡形成助剤として分子量10,000の固体のポリエチレングリコール(融点62℃、分解温度100℃)4.4重量%およびグリセリン3.5重量%を少量ずつ加え混合する。そうすると、ポリエチレングリコールとグリセリンは塩化ナトリウムの熱によって溶融して液体となり、塩化ナトリウムと渾然一体となる。
次に、充填剤としてクレー12.3重量%を加え、更に混練りする。
次に、熱可塑性樹脂としてポリエチレンチップ(融点80℃)14.0重量%および熱可塑性エラストマーとしてポリスチレン−ビニルポリイソプレントリブロック共重合体チップ(ガラス転移温度:−32℃)3.5重量%を加え、熱を90℃に保ちながら混練りする。
最後に、熱を90℃に保ちながら架橋剤として有機過酸化物のジアルキルパーオキサイド0.9重量%を加え、更に混練りする。
このようにすると、塩化ナトリウム、ポリエチレングリコール、グリセリン、クレー、ポリエチレン、ポリスチレン−ビニルポリイソプレントリブロック共重合体、ジアルキルパーオキサイドが均一に混合されたマスターバッチが得られる。
次に、このマスターバッチをカレンダーロールにてシート状に延ばして成形し空冷すると中間的な中間シートが作成される。
・架橋成形工程:
次に、この中間シートを熱プレス機で金型に挟みジアルキルパーオキサイドの分解温度以上(100℃)で5分加圧加熱すると、ポリエチレンとポリスチレン−ビニルポリイソプレントリブロック共重合体が架橋した架橋中間シートが得られる。
当該架橋中間シートは、塩化ナトリウム、ポリエチレングリコール、グリセリン、クレー、ポリエチレン、ポリスチレン−ビニルポリイソプレントリブロック共重合体、ジアルキルパーオキサイドが均一に分散された状態となっており、また、融点以下に冷却されており全ての物質が固結しているので、指で押しても全く変形しない硬質体となる。
・抽出工程:
次に、当該架橋中間シートを所要のサイズに切断し、これを抽出溶媒として70℃の温水に3時間浸漬し、塩化ナトリウム、ポリエチレングリコール、グリセリンを完全に抽出した。
そして、これを温風乾燥機で2時間乾燥させると、シート状であって、平均気泡径30μm・気孔率60%の連続気泡を有する多孔質印材を得ることができた。
・彫刻工程
次に、YAGレーザー彫刻機(加工条件:出力5W、加工速度300mm/sec)を用い、前記多孔質印材に印面部(印面紋様保持部分)0.2mm、ショルダー部(印面台形部分)の最大深度0.8mmの印面部形状になるようにレーザービームを照射した。そうすると、レーザービームが照射された部分の樹脂のみが燃焼蒸発し、レーザービームが照射されなかった部分の樹脂は全く何も変化しなかった。よって、極めてシャープなエッジを有する印面を形成することができた。これを所要のサイズに切断すると印判を得ることができた。当該印判にプロピレングリコールモノアルキルエーテルを主成分とするスタンプ用油性染料インキ(シヤチハタTATインキ)を吸蔵させてスタンプとしたところ、インキ吸蔵量も充分であって滲みやかすれのない鮮明な捺印を長期間にわたって行なうことができ、また膨潤することなく、気泡も潰れないスタンプが得られた。
比較例1は、実施例1から熱可塑性エラストマーと架橋剤を除き、充填剤を変更した。
比較例2は、実施例2から熱可塑性エラストマーと架橋剤を除き、充填剤を変更した。
比較例3は、実施例3から熱可塑性エラストマーと架橋剤を除き、充填剤を変更した。
比較例4は、実施例4から熱可塑性エラストマーを除き、充填剤を変更した。
比較例5は、実施例5から熱可塑性エラストマーを除き、充填剤を変更した。
比較例6は、実施例6から熱可塑性エラストマーを除き、充填剤を変更した。
(配合例)
(試験結果)
多孔質印材の耐熱性を評価するために、厚さ3mm、10mm角の多孔質印材を作成し、これを沸騰水(100℃)に30分浸漬してから、乾燥させてサンプルとした。
次に、それぞれのサンプルの収縮率を計測した。沸騰水によって気泡が破壊さると収縮して小さくなると推測されるので、収縮率が大きいものは熱に弱く収縮率が小さいものは熱に強いと考えられる。
実施例および比較例で作成した多孔質印材を、YAGレーザー彫刻機(加工条件:出力5W、加工速度300mm/sec)を用い、前記多孔質印材に印面部(印面紋様保持部分)0.2mm、ショルダー部(印面台形部分)の最大深度0.8mmの印面部形状になるようにレーザービームを照射した。
○:レーザービーム非照射部分は全く溶融せず、シャープなエッジの印面部を形成した。
△:レーザービーム非照射部分は少し溶融し、がたついた印面部を形成した
×:レーザービーム非照射部分はかなり溶融し、垂れた印面部を形成した。
実施例は図1のbのような印面部が得られた。比較例は図1のaのような印面部が得られた。
プロピレングリコールモノアルキルエーテルを主成分とするスタンプ用油性染料インキ(シヤチハタTATインキ)を所要のサイズに切断した多孔質印材に吸蔵させてスタンプを作成し、非吸収性の鉄板に押印した際のクッション性を確認した。
Claims (6)
- 低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、エチレン・α−オレフィン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル共重合体から選ばれる少なくとも1つの熱可塑性樹脂と、
スチレンと共役ジエンの共重合体を水素添加した熱可塑性エラストマーであって、ポリスチレン−ポリブタジエン共重合体、ポリスチレン−ポリブタジエンジブロック共重合体、ポリスチレン−ポリブタジエントリブロック共重合体、ポリスチレン−ビニルポリブタジエントリブロック共重合体、ポリスチレン−ポリイソプレン共重合体、ポリスチレン−ポリイソプレンジブロック共重合体、ポリスチレン−ポリイソプレントリブロック共重合体、ポリスチレン−ビニルポリイソプレントリブロック共重合体から選ばれる少なくとも1つの水添スチレン系熱可塑性エラストマーと、
無機化合物のうち珪酸塩から選ばれる少なくとも1つの充填剤とからなり、
前記熱可塑性樹脂および/または前記熱可塑性エラストマーは架橋されてなる連続気泡を有する多孔質印材。 - 前記熱可塑性樹脂は、前記熱可塑性エラストマーの2倍〜30倍の割合で混合されている請求項1に記載の連続気泡を有する多孔質印材。
- 前記熱可塑性樹脂は、ガラス転移温度が摂氏0℃以下である請求項1〜2に記載の連続気泡を有する多孔質印材。
- 前記多孔質印材はタイプOデュロメーター硬度75以下(米国規格ASTM D 2240準拠 タイプO)とした請求項1〜3に記載の連続気泡を有する多孔質印材。
- 低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、エチレン・α−オレフィン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル共重合体から選ばれる少なくとも1つの熱可塑性樹脂と、
スチレンと共役ジエンの共重合体を水素添加した熱可塑性エラストマーであって、ポリスチレン−ポリブタジエン共重合体、ポリスチレン−ポリブタジエンジブロック共重合体、ポリスチレン−ポリブタジエントリブロック共重合体、ポリスチレン−ビニルポリブタジエントリブロック共重合体、ポリスチレン−ポリイソプレン共重合体、ポリスチレン−ポリイソプレンジブロック共重合体、ポリスチレン−ポリイソプレントリブロック共重合体、ポリスチレン−ビニルポリイソプレントリブロック共重合体から選ばれる少なくとも1つの水添スチレン系熱可塑性エラストマーと、
無機化合物のうち珪酸塩から選ばれる少なくとも1つの充填剤との混合物に、
水溶性化合物からから選ばれる少なくとも1つの気泡形成剤と、多価アルコールから選ばれる少なくとも1つの気泡形成助剤と、有機過酸化物から選ばれる少なくとも1つの架橋剤とを混合して成形材料を得る混合工程と、
前記成形材料を加熱し、前記熱可塑性樹脂および/または前記熱可塑性エラストマーを前記架橋剤を用いて架橋させて成形物を得る架橋成形工程と、
前記架橋成形工程で得られた成形物から前記気泡形成剤と前記気泡形成助剤を抽出して連続した気泡を有する多孔質成形体を得る抽出工程と、
を備える請求項1〜4に記載の連続気泡を有する多孔質印材の製造方法。 - 請求項1〜4に記載の連続気泡を有する多孔質印材にレーザー彫刻を施して印判とし、当該印判にスタンプ用インキを内蔵させてなるスタンプ。
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